Search

El disseny de PCB (Printed Circuit Board, de l'anglès, placa de circuit imprès) és un procés que passa per diferents etapes. Des del concepte a la posada en marxa, en aquest projecte passa per a cada una d'aquestes fases descrivint els elements de disseny necessaris, posat el context i els coneixements tècnics necessaris i fent les proves pertinents per elaborar el prototip d'una centraleta versàtil per a un cotxe de Formula Student. La integració d'un microcontrolador STM32 i l'anàlisi d'un filtre passiu d'alimentació seran els pilars fonamentals del desenvolupament d'aquest projecte. Aquest mateix projecte culminarà amb les proves a realitzar sobre una PCB per verificar el seu funcionament i avaluar el seu rendiment. En totes les fases es tindrà en compte que l'objectiu final és construir un prototip destinar a anar instal·lat dins un vehicle. Això significa que els components i les pautes de disseny hauran d'estar pensats per a complir les certificacions d'automoció. A més, s'intentarà tenir especial cura amb les interferències electromagnètiques (EMI), molt presents els darrers anys i més encara dins l'ambient d'un automòbil elèctric., El diseño de PCB (Printed Circuit Board, del inglés, placa de circuito impreso) es un proceso que pasa por diferentes etapas. Desde el concepto a la puesta en marcha, este proyecto pasa por cada una de estas fases describiendo los elementos de diseño necesarios, con el contexto y los conocimientos técnicos necesarios y haciendo las pruebas pertinentes para elaborar el prototipo de una centralita versátil para un coche de Formula Student. La integración de un microcontrolador STM32 y el análisis de un filtro pasivo de alimentación serán los pilares fundamentales del desarrollo de este proyecto. Este mismo culminará con las pruebas a realizar sobre una PCB para verificar su funcionamiento y evaluar su rendimiento. En todas las fases se tendrá en cuenta que el objetivo final es construir un prototipo destinado a ir instalado dentro de un vehículo. Esto significa que los componentes y las pautas de diseño tendrán que estar pensadas para cumplir las certificaciones de automoción. Además, se intentará tener especial cura con las interferencias electromagnéticas (EMI), muy presentes los últimos años y más dentro del ambiente de un automóvil elèctrico., The PCB (Printed Circuit Board) design is a process that goes through different stages. From the concept to the start-up, this project goes through each of these phases describing the necessary design elements, putting the necessary context and technical knowledge, and doing the relevant tests to develop a prototype of a versatile switchboard for a Formula Student car. The integration of an STM32 microcontroller and the analysis of a passive supply filter will be the fundamental pillars of the development of this project. This same project will culminate with the tests to be carried out on a PCB to verify its operation and evaluate its performance. In all phases it will be considered that the final goal is to build a prototype to be installed in a vehicle. This means that components and design guidelines must be intended to comply with automotive certifications. In addition, this documentation will try to take special care with electromagnetic interference (EMI), very present in recent years and even more within the environment of a car.

El objetivo principal del presente trabajo es el diseño y simulación de un sistema fotovoltaico híbrido, basado en un módulo fotovoltaico y un sistema de almacenamiento de energía basado en baterías utilizando las herramientas de Typhoon HIL, que su practicidad recae como herramienta de simulación para sistemas en tiempo real. El estado del arte ha permitido entender y conocer cómo funcionan estos sistemas a la hora de realizar proyectos en ellos. Una vez conocida la metodología y sus aplicaciones, se realizó el diseño de la planta a emular, comenzando con el modelado del panel fotovoltaico elegido, el modelo comercial Atersa 305-P. Gracias al PV monitor, se pudo obtener un modelo muy parecido, al modelo comercial, pudiendo, una vez elegido y dimensionado los componentes del convertidor elevador, diseñar su control MPPT y someterlo a diversas pruebas. Acto seguido, se dimensionó el convertidor bidireccional, el cual, con un control adecuado su misión sería la de gestionar los flujos de potencia entra la batería y el bus de continua, entregando potencia hacia las cargas o absorbiéndola según la demanda energética correspondiente y la energía proporcionada por el módulo fotovoltaico. Finalmente, y gracias al HIL SCADA, se pudo realizar diferentes pruebas en distintos escenarios, permitiendo interactuar con las configuraciones del módulo fotovoltaico, realizar cambios en los controles implementados, así como la visualización de todas las señas de interés del sistema, llevando a cabo un análisis final del comportamiento del sistema completo., L'objectiu principal d'aquest treball és el disseny i la simulació d'un sistema fotovoltaic híbrid, basat en un mòdul fotovoltaic i un sistema d'emmagatzematge d'energia amb bateries, utilitzant les eines de Typhoon HIL, que són pràctiques com a eina de simulació per a sistemes en temps real. L'estat de l'art ha permès entendre i conèixer com funcionen aquests sistemes a l'hora de realitzar projectes amb ells. Un cop coneguda la metodologia i les seves aplicacions, es va realitzar el disseny de la planta a emular, començant amb el modelatge del panell fotovoltaic escollit, el model comercial Atersa 305-P. Gràcies al PV monitor, es va poder obtenir un model molt semblant al model comercial. Un cop escollits i dimensionats els components del convertidor elevador, es va dissenyar el seu control MPPT i es va sotmetre a diverses proves. Tot seguit, es va dimensionar el convertidor bidireccional, el qual, amb un control adequat, tindria la missió de gestionar els fluxos de potència entre la bateria i el bus de contínua, entregant potència cap a les càrregues o absorbint-la segons la demanda energètica corresponent i l'energia proporcionada pel mòdul fotovoltaic. Finalment, gràcies a l'HIL SCADA, es van poder realitzar diferents proves en diversos escenaris, permetent interactuar amb les configuracions del mòdul fotovoltaic, realitzar canvis en els controls implementats, així com la visualització de totes les senyals d'interès del sistema, duent a terme una anàlisi final del comportament del sistema complet., The main objective of this project is the design and simulation of a hybrid photovoltaic system, based on a photovoltaic module and an energy storage system using batteries, making use of Typhoon HIL tools, which are practical as simulation tools for real-time systems. The state of the art has allowed for an understanding of how these systems operate when conducting projects with them. Once the methodology and its applications were understood, the design of the plant to be emulated was carried out, starting with the modeling of the chosen photovoltaic panel, the commercial model Atersa 305-P. Thanks to the PV monitor, a model very similar to the commercial one was obtained. Once the components of the boost converter were selected and sized, its MPPT control was designed and subjected to various tests. Next, the bidirectional converter was sized, which, with appropriate control, would manage the power flows between the battery and the DC bus, delivering power to the loads or absorbing it according to the corresponding energy demand and the energy provided by the photovoltaic module. Finally, thanks to HIL SCADA, various tests were conducted in different scenarios, allowing interaction with the photovoltaic module configurations, making changes to the implemented controls, and visualizing all the key system indicators, leading to a final analysis of the behavior of the complete system.

Aquest treball de fi de grau se centra en el disseny i desenvolupament d'una plataforma escalable de robot de dues rodes auto-balancejat, un projecte que integra conceptes d'enginyeria mecànica i electrònica. L'objectiu principal és crear una plataforma versàtil que no només aconsegueixi l'estabilitat dinàmica, sinó que també pugui adaptar-se a diverses aplicacions i escalar-se en mida. En el context actual de la robòtica, hi ha una creixent demanda de solucions flexibles i eficients en àmbits com el transport, la logística i la seguretat. Mitjançant l'ús de sensors, motors i un sistema de control avançat, el projecte busca implementar un prototip funcional que pugui servir com a base per a futurs desenvolupaments i personalitzacions en el control de sistemes dinàmics. El desenvolupament del projecte inclou el disseny mecànic, la integració electrònica i el desenvolupament del programari necessari per mantenir l'equilibri, assegurant alhora l'escalabilitat i l'adaptabilitat. Aquest enfocament ha permès aplicar conceptes clau de robòtica i control automàtic, obtenint una solució tecnològica que és funcional i adaptable a diferents casos d'ús. L'estudi també aborda la viabilitat econòmica i ambiental, centrant-se en la sostenibilitat en la selecció de materials i el consum energètic, així com el potencial futur de la plataforma per a aplicacions tecnològiques i la seva escalabilitat., Este trabajo de fin de grado se centra en el diseño y desarrollo de una plataforma escalable de robot de dos ruedas autoequilibrado, un proyecto que integra conceptos de ingeniería mecánica y electrónica. El objetivo principal es crear una plataforma versátil que no solo logre la estabilidad dinámica, sino que también pueda adaptarse a diversas aplicaciones y escalarse en tamaño. En el contexto actual de la robótica, hay una creciente demanda de soluciones flexibles y eficientes en ámbitos como el transporte, la logística y la seguridad. A través del uso de sensores, motores y un sistema de control avanzado, el proyecto busca implementar un prototipo funcional que pueda servir como base para futuros desarrollos y personalizaciones en el control de sistemas dinámicos. El desarrollo del proyecto incluye el diseño mecánico, la integración electrónica y el desarrollo del software necesario para mantener el equilibrio, asegurando a la vez la escalabilidad y la adaptabilidad. Este enfoque ha permitido aplicar conceptos clave de robótica y control automático, logrando una solución tecnológica que es funcional y adaptable a diferentes casos de uso. El estudio también aborda la viabilidad económica y ambiental, centrándose en la sostenibilidad en la selección de materiales y el consumo energético, así como el potencial futuro de la plataforma para aplicaciones tecnológicas y su escalabilidad., This thesis focuses on the design and development of a scalable self-balancing two-wheeled robot platform, a project that integrates concepts from mechanical and electronic engineering. The main objective is to create a versatile platform that not only achieves dynamic stability but can also be adapted for various applications and scaled in size. In the current context of robotics, there is a growing demand for flexible, efficient solutions in fields such as transportation, logistics, and security. By employing sensors, motors, and an advanced control system, the project aims to deliver a functional prototype that can serve as a foundation for further development and customization in dynamic systems control. The project development includes mechanical design, electronic integration, and the necessar software development to maintain balance while ensuring scalability and adaptability. This approach has allowed the application of key concepts in robotics and automatic control, resulting in a technological solution that is both functional and adaptable to different use cases. The study also addresses economic and environmental feasibility, focusing on sustainability in material selection and energy consumption, as well as the platform's potential for future technological applications and scaling.

Aquest treball de fi de grau, recull el procés complet de creació d'una eina electrònica definida per software, des de la seva concepció i disseny fins a la seva fabricació i implementació, tant a nivell de hardware com de software. L'objectiu és arribar a obtenir un conjunt de dispositius modulars i interconectables plenament operatius, que permetin realitzar una sèrie de mesuraments de caràcter electrònic (voltatge, intensitat i resistència), i que després aquests mesuraments siguin tractats i representats mitjançant un sistema de programari a la interfície gràfica. Per tant, aquest projecte abasta molts dels aspectes de l'enginyeria electrònica, començant pel disseny i simulació de circuits, continuant per la fabricació, acoblament, soldadura i verificació dels esquemes elèctrics en una placa de circuit integrat (PCB), i acabant en la programació tant del microprogramari d'aquests dispositius, com de la interfície gràfica de processament i representació de dades., Este trabajo de fin de grado, o TFG, recoge el proceso completo de creación de una herramienta electrónica definida por software, desde su concepción y diseño hasta su fabricación e implementación, tanto a nivel de hardware como de software. El objetivo es llegar a obtener un conjunto de dispositivos modulares e interconectables plenamente operativos, que permitan realizar una serie de mediciones de carácter electrónico (voltaje, intensidad y resistencia), y que después estas mediciones sean tratadas y representadas mediante un sistema de software en la interfaz gráfica. Por lo tanto, este proyecto abarca muchos de los aspectos de la ingeniería electrónica, empezando por el diseño y simulación de circuitos, continuando por la fabricación, ensamblaje, soldadura y verificación de los esquemas eléctricos en una placa de circuito integrado (PCB), y acabando en la programación tanto del firmware de estos dispositivos, como de la interfaz gráfica de procesamiento y representación de datos., This final degree project covers the complete process of creating a software-defined electronic tool, from its conception and design to its manufacture and implementation, both at hardware and software level. The aim is to obtain a set of fully operational modular and interconnectable devices that allow a series of electronic measurements (voltage, current and resistance) to be taken, and then these measurements to be processed and represented by means of a software system in the graphic interface. Therefore, this project covers many aspects of electronic engineering, starting with the design and simulation of circuits, continuing with the manufacture, assembly, soldering and verification of the electrical diagrams on an integrated circuit board (PCB), and ending with the programming of the firmware of these devices, as well as the graphic interface for data processing and representation.

La realidad del cambio climático ha hecho que más allá de la comunidad científica, el sector político, empresarial, y población en general se den cuenta de la importancia de establecer e implementar medidas destinadas a disminuir el calentamiento global del planeta. Las energías renovables son recursos inagotables de la naturaleza que, a diferencia de los combustibles fósiles, no producen gases de efecto invernadero. Este trabajo se centrará en la energía solar, y en cómo se puede utilizar esta energía renovable para el consumo propio, así como en el uso de un inversor como herramienta principal para catalizar dicha energía a partir de un "Energy Management System". Para ello se ha realizado un diseño de un sistema de gestión de Energía Solar Fotovoltaica utilizando un inversor comercial del laboratorio de E3PACS. Se presenta la siguiente memoria con el objetivo de hacer constar la existencia de un estudio y su implementación en prácticas de la supervisión, monitorización y control de un inversor en las instalaciones del laboratorio E3PACS de la Universidad Politécnica de Cataluña. El objetivo principal es testear los equipos y realizar una serie de ensayos para la comprobación del correcto funcionamiento de estos., La realitat del canvi climàtic ha fet que més enllà de la comunitat científica, el sector polític, empresarial i la població en general s'adonin de la importància d'establir i implementar mesures destinades a disminuir l'escalfament global del planeta. Les energies renovables són recursos inesgotables de la naturalesa que, a diferència dels combustibles fòssils, no produeixen gasos amb efecte d'hivernacle. Aquest treball se centrarà en l'energia solar, i com es pot utilitzar aquesta energia renovable per al consum propi, així com en l'ús d'un inversor com a eina principal per catalitzar aquesta energia a partir d'un Energy Management System. Per fer-ho, s'ha realitzat un disseny d'un sistema de gestió d'Energia Solar Fotovoltaica utilitzant un inversor comercial del laboratori d'E3PACS. Es presenta la memòria següent amb l'objectiu de fer constar l'existència d'un estudi i la implementació en pràctiques de la supervisió, monitorització i control d'un inversor a les instal·lacions del laboratori E3PACS de la Universitat Politècnica de Catalunya. L'objectiu principal és testejar els equips i fer una sèrie d'assajos per comprovar-ne el funcionament correcte., The reality of climate change has made beyond the scientific community, the political and business sectors, and the population in general realize the importance of establishing and implementing measures aimed at reducing global warming of the planet. Renewable energies are nature's inexhaustible resources that, unlike fossil fuels, do not produce greenhouse gases. This work will focus on solar energy, and how this renewable energy can be used for own consumption, as well as the use of an inverter as the main tool to catalyze said energy from an "Energy Management System". For this purpose, a design of a Photovoltaic Solar Energy management system has been carried out using a commercial inverter from the E3PACS laboratory. The following report is presented with the objective of recording the existence of a study and its implementation in practices of the supervision, monitoring and control of an inverter in the facilities of the E3PACS laboratory of the Polytechnic University of Catalonia. The main objective is to test the equipment and carry out a series of tests to verify its correct operation.

Aquest Treball de Fi de Grau fa un estudi teòric de les diferents tecnologies de detecció de compostos orgànics volàtils, exposa el mode de funcionament i les característiques de cadascuna d'elles. Al seu torn, analitza l'oferta de mercat existent per a cadascuna de les tecnologies, observant la demanda actual i la tendència d'aquesta, contrastant els avenços tecnològics amb la disponibilitat comercial. També fa una comparativa teòrica i experimental en profunditat de quatre sensors, estudiant-ne dades tècniques i observant la resposta de cadascun d’ells en les mateixes condicions de prova. La comparació experimental es realitza mitjançant el disseny i desenvolupament d'un prototip de prova, amb la intenció de proporcionar una eina amb la qual avaluar el comportament dels sensors ambientals i l'evolució de la seva resposta a l'exposició a compostos orgànics volàtils., Este Trabajo de Fin de Grado realiza un estudio teórico de las diferentes tecnologías de detección de compuestos orgánicos volátiles, expone el modo de funcionamiento y las características de cada una de ellas. A su vez, analiza la oferta existente del mercado para cada una de las tecnologías, observando la demanda actual y la tendencia de este, contraponiendo los avances tecnológicos con la disponibilidad comercial. También realiza una comparación teórica y experimental en profundidad de cuatro sensores, estudiando sus datos técnicos y observando la respuesta de cada uno en las mismas condiciones de ensayo. La comparación experimental se realiza mediante el diseño y elaboración de un prototipo para ensayos, con la intención de proporcionar una herramienta con la que evaluar el comportamiento de sensores ambientales y la evolución de su respuesta ante una exposición a compuestos orgánicos volátiles., This thesis makes a theoretical study of the different technologies of detection of volatile organic compounds. It also exposes the mode of operation and characteristics of each of them. At the same time, it analyzes the existing market supply for each of the technologies, observing the current demand and the trend of this, contrasting technological advances with commercial availability. It also makes an in-depth theoretical and experimental comparison of four sensors, studying their technical data and observing the response of each in the same test conditions. The experimental comparison is made by designing and developing a prototype for testing, with the intention of providing a tool with which to evaluate the behavior of environmental sensors and the evolution of their response to exposure to volatile organic compounds.

L’objecte del present treball és realitzar un estudi rigorós sobre la integració i implementació d’una microxarxa en CC, mitjançant el llenguatge de programació Pyhton i l’intèrpret MicroPython en un microcontrolador ESP32. La microxarxa està composta principalment per una font d’energia renovable, un convertidor elevador, un condensador com a sistema d’emmagatzematge, uns LED com a càrregues i l’ESP32. Aquest informe es centra en la descripció d’una estratégia de control eficient per optimitzar la utilització de l’energia. S’estudien també els criteris qiue s’han de seguir pel que fa al subministrament de l’energia, els subsistemes d’emmagatzematge i els dispositius d’electrònica de potència que serveixen de connexió a la pròpia microxarxa en continua., El objeto del presente trabajo es realizar un estudio riguroso sobre la integración e implementación de una micro-red en DC, mediante el lenguaje de programación Python y el intérprete MicroPython en un microcontrolador ESP32. La MR está compuesta principalmente por un sistema de alimentación, una fuente de tensión constante y un PF, un convertidor elevador Boost, un condensador como sistema de almacenamiento, unos LEDs como cargas y el ESP32. Este informe se centra en la descripción de una estrategia de control eficiente para optimizar la utilización de la energía. Se presenta los principales conceptos básicos teóricos, el ajuste del conjunto de los parámetros del control y el modelado de la fuente de energía, los subsistemas de almacenamiento y los dispositivos de electrónica de potencia que sirven de conexión en la propia micro-red de continua., The purpose of this project is conducting a meticulous examination of the integration and implementation of a DC microgrid using the Python programming language and the MicroPython interpreter on the ESP32 microcontroller. The microgrid consists primarily of a renewable energy source, a boost converter, a capacitor for energy storage, LED as loads and the ESP32. The report primarily focuses on elucidating an efficient control strategy aimed at optimizing energy utilization. It also delves into the guidelines pertaining to energy supply, the system’s flow diagram. This report covers fundamental theoretical concepts, fine adjustment of the control parameter set, and the modeling of the energy source, storage subsystems and power electronic devices that act as interconnections within the DC microgrid.

En aquest projecte es realitzarà el procés de mesura de les variables ambientals, mitjançant un data logger o sistema d'adquisició, que afecten un sistema, per tal de monitoritzar-ne el funcionament correcte. Les variables que es mesuraran seran: temperatura, humitat, pressió i lluminositat. L'adquisició de les dades es farà mitjançant un sistema de múltiples sensors situats a diferents posicions, i que transmetran les dades a un ordinador monoplaca. Es farà servir una Raspberry Pi. I el llenguatge de programació amb què es treballa és Python. S'utilitzarà el servei de BigQuery de Google Cloud per emmagatzemar les dades que s'enviaran directament des de la Raspberry Pi. Posteriorment, mitjançant PowerBi de Microsoft es realitzarà la visualització i l'anàlisi de les dades., En este proyecto se realizará el proceso de medida de las variables ambientales, mediante un data logger o sistema de adquisición, que afectan a un sistema, con el fin de monitorizar el correcto funcionamiento de este. Las variables que se medirán serán: temperatura, humedad, presión e iluminancia. La adquisición de los datos se hará mediante un sistema de múltiples sensores situados en diferentes posiciones, y que transmitirán los datos a una computadora monoplaca. Se utilizará una Raspberry Pi. Y el lenguaje de programación con el que se trabajará es Python. Se empleará el servicio de BigQuery de Google Cloud para almacenar los datos que serán enviados directamente desde la Raspberry Pi. Posteriormente, mediante PowerBi de Microsoft se realizará la visualización y análisis de los datos., In this project, the process of measuring environmental variables will be carried out using a data logger or acquisition system, which affect a system, in order to monitor the correct functioning of the system. The variables that will be measured will be temperature, humidity, pressure and luminosity. The data acquisition will be done through a system of multiple sensors located in different positions, and they will transmit the data to a single-board computer. A Raspberry Pi will be used. And the programming language used is Python. Google Cloud's BigQuery service will be used to store the data, which will be sent directly from the Raspberry Pi. Subsequently, data visualization and analysis will be carried out using Microsoft PowerBi.

En este trabajo se realiza el prediseño de un convertidor DC/DC bidireccional en corriente, después de un estudio teórico de los convertidores de electrónica de potencia dentro de la tipología de los noaislados. Los convertidores bidireccionales en corriente se utilizan habitualmente en aplicaciones relacionadas con el almacenamiento de energía con baterías y supercondensadores. Un ejemplo práctico de estos convertidores es un sistema de alimentación ininterrumpida o un controlador de batería para un vehículo eléctrico. En el presente TFG, después de la verificación de los elementos asociados al convertidor por simulación, se seleccionarán los diferentes componentes para la implementación del convertidor con referencias de material de varios fabricantes. Por último, se expone un estudio económico y ambiental del trabajo., En aquest treball es realitza el predisseny d’un convertidor DC/DC bidireccional en corrent després d’un estudi teòric dels convertidors d’electrònica de potència dins la tipologia dels no-aïllats. Els convertidors bidireccionals s’utilitzen habitualment en aplicacions relacionades amb l’emmagatzematge d’energia amb bateries i supercondensadors. Un exemple pràctic d’aquests convertidors és un sistema d’alimentació ininterrompuda o un controlador de bateria per a un vehicle elèctric. En aquest TFG, després de la verificació dels elements associats al convertidor per simulació, se seleccionaran els diferents components per a la implementació del convertidor amb referencies de material de diversos fabricants. Per últim, s’exposa un estudi econòmic i ambiental de la feina., In this work is carried out a predesign of a current-bidirectional DC/DC converter, after a theoretical study of power electronic converters within the non-isolated typology. Bidirectional converters are commonly used in applications related to energy storage based on batteries and supercapaciors. An uninterruptible power supply or a battery controller for an electric vehicle are two of its many practical examples. In this TFG, after the system elements verification by simulation, different components will be selected for the implementation of the converter with material references from various manufacturers. Finally, an economic and environmental study of the work is exposed., Incoming

L'energia elèctrica es pot generar de diverses maneres i, per poder-la emprar en diferents aplicacions domèstiques i industrials actuals, és imprescindible disposar d'equips de conversió que permetin transformar-la entre els diferents formats amb el màxim rendiment possible. Els dissenys dels convertidors han de donar resposta als nous reptes i requeriments, per això s'ha investigat ininterrompudament el desenvolupament tant de noves topologies com de nous materials semiconductors. Aquest article presenta el disseny d'un convertidor estàtic Phase-Shifted Full-Bridge, caracteritzat per posseir un rendiment elevat gràcies a ser capaç de commutar a voltatge nul al primari del convertidor, reduint les pèrdues de l'equip. En aquest TFG es procedirà a realitzar les simulacions pertinents per comprovar el funcionament correcte de la topologia. També es presentarà el llistat de components que intervindran en la implementació del convertidor., La energía eléctrica se puede generar de diversas formas y, para poder emplearla en distintas aplicaciones domésticas e industriales actuales, es imprescindible disponer de equipos de conversión que permitan transformarla entre los diferentes formatos con el máximo rendimiento posible. Los diseños de los convertidores deben dar respuesta a los nuevos retos y requerimientos, por eso se ha investigado ininterrumpidamente en el desarrollo tanto de nuevas topologías como de nuevos materiales semiconductores. Este artículo presenta el diseño de un convertidor estático Phase-Shifted Full-Bridge, caracterizado por poseer un rendimiento elevado gracias a ser capaz de conmutar a voltaje nulo en el primario del convertidor, reduciendo las pérdidas del equipo. En el presente TFG se procederá a realizar las simulaciones pertinentes para comprobar el correcto funcionamiento de la topología. También se presentará el listado de componentes que intervendrán en la implementación del convertidor., Electrical energy can be generated in multiple ways. Having conversion equipment that can transform energy between different formats – at its highest performance – is crucial so that this energy can be used in domestic and industrial applications. Converter designs must satisfy new challenges and requirements, therefore there has been constant research in the development of both new topologies and new semiconductor materials. This article carries out the design of a Phase-Shifted Full-Bridge converter. This converter presents a very high performance since it can switch to zero voltage in the primary side of the converter, reducing the losses of the equipment. The correct performance of the topology will be verified through simulations and a list of components needed to implement the converter will be presented.

En aquest Treball de Fi de Grau, es porta a terme la integració, el disseny de maquinari i programari de diferents dispositius per realitzar el monitoratge de variables mediambientals, destinats a ser implementat pel Laboratorio del Centro de Medio Ambiente (LCMA) i poder utilitzar-lo en diferents experiments per determinar la qualitat de l’aire en zones on es produeixen emissions de gasos VOC, perjudicials per als éssers vius. Es desenvolupa un disseny amb el qual es pretén aconseguir una xarxa formada per diferents dispositius equipats amb sensors i mòduls per realitzar enviaments i recepcions de dades. Les comunicacions es realitzen a partir de les tecnologies GSM, LoRa i WiFi. Es treballa amb els microcontroladors ESP32 del fabricant Espressif, que han esdevingut eines molt potents a l’hora de realitzar la integració de sistemes a causa del gran nombre de ports de comunicació i capacitat computacional. A més, els dispositius compten amb la capacitat de capturar mostres d’aire amb presència de contaminants mitjançant tubs multi-sostre per tal de realitzar l’estudi exhaustiu al LCMA, podent determinar així els tipus de contaminants i les concentracions mitjançant l’espectrometria de massa A la memòria, es recull la descripció del sistema realitzat, on es defineixen les parts i funcionalitats d’aquest, el disseny hardware i software, i finalment, les proves operatives dels diferents prototips desenvolupats. El software engloba la programació dels microcontroladors i també un servidor central, que s’utilitzarà per configurar, emmagatzemar i presentar les dades que es facin arribar des dels diferents dispositius., En este Trabajo de Fin de Grado, se lleva a cabo la integración, el diseño de la maquinaria y programas de diferentes dispositivos para realizar la monitorización de variables medioambientales, destinados a ser implementados por el Laboratorio del Centro de Medio Ambiente (LCMA) y poder ser utilizados en diferentes experiencias para determinar así la calidad del aire en zonas donde se producen emisiones de gases VOC, perjudiciales para los seres vivos. Se desarrolla un diseño con el que se pretende conseguir una red formada por diferentes dispositivos equipados con sensores y módulos para realizar envíos y recepciones de datos. Las comunicaciones se realizan a través de las tecnologías GSM, LoRa y WiFi. Además, los dispositivos cuentan con la capacidad de capturar muestras de aire con presencia de contaminantes mediante tubos multi-techo, con el objetivo de realizar un estudio en profundidad en el LCMA, pudiendo así determinar los tipos de contaminantes y las concentraciones, mediante la espectrometría de masas. En la memoria, se recoge la descripción del sistema realizado, con el que se describen las diferentes partes y funcionalidades, el diseño hardware y software, y finalmente, las pruebas operativas de los prototipos desarrollados. El software incluye la programación de los microcontroladores y también del servidor central, que se utilizara para configurar, guardar y presentar los datos que se envíen desde los diferentes dispositivos., In this Final Degree Project, the hardware and software design are carried out in order to develop the integration of different structures to obtain a system that performs the monitoring of environmental variables, intended to be implemented by the Laboratorio del Centro de Medio Ambiente (LCMA) and to be used in different experiences to determine the air quality where emissions of VOCs, being harmful to the living beings, occur. The design is developed in order to achieve a net made of by different devices equipped with sensors and modules to send and receive data. The communications are made through GSM, LoRa and WiFi. In addition, the devices have the ability to capture samples with the presence of pollutants through multi-roof tubes in order to carry out an in-depth study at the LCMA, thus being able to determine the types of pollutants and their concentrations. The project technical memory contains the description of the system, which details the different parts and functionalities, the hardware and software design, and finally, the operational tests of the developed prototypes. The software includes the programming of microcontrollers and also a central server, which will be used to configure, save and present the data sent from the different devices.

Debido a la proliferación de las tecnologías inalámbricas y el IoT, actualmente existe un problema común, como es la transición de la comunicación, desde los conexionados físicos a las comunicaciones inalámbricas. Este proceso, mejora la seguridad eléctrica eliminando parte del cableado y además, abre la posibilidad de interpretar y manipular esta información desde cualquier parte del mundo con los equipos adecuados. En este caso, el proyecto se desarrollará en el laboratorio E3PACS de la Escuela de Ingeniería de Barcelona Este, donde se encuentra su micro-red de energía fotovoltaica, basada en inversores híbridos con aporte fotovoltaico y baterías, la cual obtiene la energía de las placas fotovoltaicas (situadas en la azotea del edificio), y la inyecta a la red eléctrica de manera inmediata, o, a baterías, para poder utilizar esta energía cuando sea necesario. Esta gestión de energía, la realizan varios inversores híbridos fotovoltaicos, los cuales se comunican, cada uno, con su respectivo ordenador. Este Trabajo Final de Grado (TFG), estudiará la situación actual, las posibles maneras de minimizar recursos y la centralización de toda la información en un solo ordenador, eliminando las conexiones físicas entre éstos y los inversores, y sustituyéndolas por conexiones inalámbricas., Degut a la proliferació de les tecnologies inalàmbriques i el IoT, actualment hi ha un problema comú, com és la transició de la comunicació, des de les connexions físiques a les comunicacions inalàmbriques. Aquest procés, millora la seguretat elèctrica eliminant part del cablejat, i a més, obre la possibilitat d’interpretar i manipular aquesta informació des de qualsevol part del mon amb els equips adequats. En aquest cas, el projecte es desenvoluparà en el laboratori E3PACS de l’Escola d’Enginyeria de Barcelona Est, on es troba la seva micro-xarxa d’energia fotovoltaica, cada cop més comú avui dia, la qual, absorbeix l’energia de les plaques fotovoltaiques, situades a la terrassa de l’edifici, i, la injecta a la xarxa elèctrica de manera immediata, o, a bateries, per a injectar-la a la xarxa elèctrica quan sigui necessari. Aquesta gestió d’energia, la realitzen diversos inversors híbrids fotovoltaics, els quals es comuniquen, cadascú, amb el seu respectiu ordinador. Aquest Treball Final de Grau (TFG), estudiarà la situació actual, les possibles maneres de minimitzar recursos i la centralització de tota la informació en un únic ordinador, eliminant les connexions físiques entre aquests i els inversors, i substituint-les per connexions inalàmbriques., Due to the raise of the wireless technologies and the IoT, there is a common issue that can be found nowadays, this is the transition of the communications, from the physical connections to the wireless communications. This process, improves the electrical safety removing some wires, but also exists the capability to monitor and manipulate the data from any part of the world, with the right equipment. In this case, the project will be developed in the E3PACS laboratory at the Barcelona’s East School of Engineering, where is placed its photovoltaic micro-net, which takes the energy from the photovoltaic cells, placed on the roof of the building, and injects it into the electrical net, in real time, or, into batteries to inject the energy whenever it is required. This energy management is done by several hybrid photovoltaic inverters that communicate with their each computer. This bachelor’s thesis will study the actual situation, the different ways to minimize resources and the centralization of all the information into a single computer, replacing the physical connections between these ones and the inverters with wireless connections.

El presente proyecto se basa en el diseño e implantación de un sistema de recopilación de datos en una planta industrial dedicada a la fabricación de adhesivos bicomponente utilizados en el sector aeroespacial. Los datos recopilados serán referentes al consumo eléctrico de toda la planta. Serán recopilados gracias a la instalación de analizadores de red en las ramificaciones del esquema eléctrico general. Toda la información obtenida será almacenada en forma de históricos para su posterior tratamiento. El objetivo principal de este histórico es ser utilizado como herramienta para el mantenimiento de los equipos y red eléctrica de la planta y para encaminar a la empresa hacia una producción más sostenible y económica., El present projecte es basa en el disseny i implementació d’un sistema de recopilació de dades en una planta industrial que es dedica a la fabricació d’adhesius bicomponent utilitzats en el sector aeroespacial. Les dades recollides faran referència al consum elèctric de tota la planta. La recopilació serà possible gràcies a la instal·lació d’analitzadors de xarxa en les ramificacions de l’esquema elèctric general. Tota la informació obtinguda serà emmagatzemada en forma d’històric per ser utilitzada posteriorment. L’objectiu principal d’aquest històric es ser utilitzar com a eina per al manteniment d’equips i xarxa elèctrica de la planta i per a encaminar a l’empresa cap a una producció més sostenible i econòmica., This project is based on the design and implementation of a data collection system in an industrial plant dedicated to the manufacture of bicomponent adhesives used in the aerospace sector. The data collected will refer to the electricity consumption of the entire plant. It will be collected thanks to the installation of network analyzers in the branches of the general electrical scheme. All the information obtained will be stored for later treatment. The main objective for this stored information is to be used as a tool for the maintenance of the equipment and electrical network of the plant and to direct the company towards a more sustainable and economical production.

An optimization model is proposed to manage a residential microgrid including a charging spot with a vehicle-togrid system and renewable energy sources. We consider the microgrid operated in grid-connected mode. The model is executed one-day-ahead and generates a schedule for all components of the microgrid. The microgrids are ubicated in Xermade, Galicia, Spain., Postprint (published version)

El present treball té com a objecte el desenvolupament d'una metodologia per a prototipat ràpid de sistemes de control, aplicat a l'àmbit de l'electrònica de potència, que permeti la creació de prototips d'una forma més ràpida, segura i econòmica. L'estudi de l'art, d'una banda, ha permès adquirir una visió global de les implicacions d'incorporar una base metodològica al desenvolupament de prototips. D'altra banda, ha permès establir una metodologia de la qual l'estructura adopta la del “model en V” de l'estàndard VDI 2206, en la que s'han incorporat elements d'altres metodologies com, per exemple, la documentació del procés desenvolupat, pròpia del openSE FRAMEWORK del CERN, o la filosofia del prototipat ràpid de control (Rapid Control Prototyping o RCP), més enfocada al desenvolupament d'estratègies de control. Establerta la metodologia, després de l'anàlisi de recursos disponibles en el laboratori E3PACS, es va decidir aplicar-la en el desenvolupament d'un sistema per a l'explotació energètica d'un panell solar fent ús d’un convertidor boost i dos nivells de control. Mitjançant l'ús del programa PSIM, es va modelar la planta i el control de nivell 0 (control de tipus Proporcional e Integrador, PI), verificant el seu comportament mitjançant simulacions, per a finalment, habilitar la comunicació sèrie (microcontrolador-LabVIEW) i generar els fitxers necessaris per a implementar el programa en el microcontrolador F28335 des de l'entorn de programació del CCS. D'altra banda, utilitzant el LabVIEW, es va crear una interfície gràfica i es va programar l'algorisme P&O com a control de nivell 1, habilitant en el procés, dos ports de comunicació sèrie (microcontrolador-LabVIEW i LabVIEW-HIL SCADA). Finalment s'avaluen els algorismes de control, el funcionament del qual han estat avaluats mitjançant simulacions basades en la tecnologia del Hardware In the Loop (HIL)., El presente trabajo tiene como objeto el desarrollo de una metodología para prototipado rápido de sistemas de control, aplicado al ámbito de la electrónica de potencia, que permita la creación de prototipos de una forma más rápida, segura y económica. El estudio del arte, por un lado, ha permitido adquirir una visión global de las implicaciones de incorporar una base metodológica al desarrollo de prototipos. Por otro lado, ha permitido establecer una metodología cuya estructura adopta la del “modelo en V” del estándar VDI 2206, en la que se han incorporado elementos de otras metodologías como, por ejemplo, la documentación del proceso desarrollado, propia del openSE FRAMEWORK del CERN, o la filosofía del prototipado rápido de control (Rapid Control Prototyping o RCP), más enfocada al desarrollo de estrategias de control. Establecida la metodología, tras el análisis de recursos disponibles en el laboratorio E3PACS, se decidió aplicarla en el desarrollo de un sistema para la explotación energética de un panel solar, usando para ello, un convertidor boost y dos niveles de control. Mediante el uso del programa PSIM, se modeló la planta y el control de nivel 0 (control de tipo Proporcional e Integrador, PI), verificando su comportamiento mediante simulaciones, para finalmente, habilitar la comunicación serie (microcontrolador-LabVIEW) y generar los ficheros necesarios para implementar el programa en el microcontrolador F28335 desde el entorno de programación del CCS. Por otro lado, utilizando el LabVIEW, se creó una interfaz gráfica y se programó el algoritmo P&O como control de nivel 1, habilitando en el proceso, dos puertos de comunicación serie (microcontrolador -LabVIEW y LabVIEW-HIL SCADA). Finalmente se evalúan los algoritmos de control, cuyo funcionamiento han sido evaluados mediante simulaciones basadas en la tecnología del Hardware In the Loop (HIL)., The purpose of this work is to develop a methodology for rapid prototyping of control systems, applied to the field of power electronics, which allows the creation of prototypes in a faster, safer and cheaper way. The study of art has allowed us to acquire a global vision of the implications of incorporating a methodological base to the development of prototypes. On the other hand, it has allowed us to establish a methodology whose structure adopts that of the "V model" of the VDI 2206 standard, in which elements of other methodologies have been incorporated, such as the documentation of the developed process, typical of the openSE FRAMEWORK of CERN, or the philosophy of rapid control prototyping (RCP), more focused on the development of control strategies. Once the methodology was established, after the analysis of the available resources in the E3PACS laboratory, it was decided to apply it to the development of a system for the energy exploitation of a solar panel, using a boost converter and two levels of control. Using the PSIM program, a plant and level 0 control (proportional and integral type control, PI) to create a model, its behaviour was verified through simulations, to finally enable serial communication (microcontroller-LabVIEW) and generate the files necessary to implement the program in the F28335 microcontroller from the CCS programming environment. Also, using LabVIEW, a graphical interface was created and the P&O algorithm was programmed as level 1 control, enabling two serial communication ports (microcontroller -LabVIEW and LabVIEW-HIL SCADA) in the process. Finally, the control algorithms were evaluated, whose performance had been evaluated through simulations based on Hardware In the Loop (HIL) technology.

Aquest treball de fi de grau té com a objectiu desenvolupar, afinar i depurar una metodologia per a una sèrie d’eines per al desenvolupament de convertidors estàtics de potència. L’objectiu del treball és accelerar el desenvolupament d’aquests dispositius el més ràpid possible, sense perdre rigor en el procés en un context acadèmic i de recerca al laboratori E3PACS. Tot i realitzar tasques diferents, aquests dispositius solen compartir moltes similituds entre uns i altres en termes de components, eines i metodologies que poden accelerar el disseny i validació dels dispositius a implementar. Per provar aquestes eines i metodologies s’ha desenvolupat un convertidor com a prototip de laboratori. El convertidor en qüestió és una part del que es coneix com a Inversor Solar, i és un convertidor elevador que té la tasca d’elevar la tensió dels panells solars al voltatge que es requereix per tal de poder injectar energia a la xarxa alhora que es segueix un algoritme de seguiment de màxima potència per optimitzar l’eficiència del conjunt de panells solars, Este trabajo de fin de grado tiene como objetivo desarrollar, afinar y depurar una metodología para una serie de herramientas para el desarrollo de convertidores estáticos de potencia. El objetivo del trabajo es acelerar el desarrollo de estos dispositivos lo más rápido posible, sin perder rigor en el proceso en un contexto académico y de investigación en el laboratorio E3PACS. Aunque realizan tareas diferentes, estos dispositivos suelen compartir muchas similitudes entre unos y otros en términos de componentes, herramientas y metodologías que pueden acelerar el diseño y validación de los dispositivos a implementar. Para probar estas herramientas y metodologías se ha desarrollado un convertidor como prototipo de laboratorio. El convertidor en cuestión es una parte de lo que se conoce como Inversor Solar, y es un convertidor elevador que tiene la tarea de aumentar la tensión de los paneles solares en el voltaje que se requiere para poder inyectar energía a la red a la vez que se sigue un algoritmo de seguimiento de máxima potencia para optimizar la eficiencia del conjunto de paneles solares, This final degree project aims to develop, refine and debug a methodology for a series of tools for the development of static power converters. The end goal is to be able to develop these devices as fast as possible, without losing rigor in the process in a academic and research context in the E3PACS laboratory. The different types of the aforementioned devices share similarities between them in terms of components, tooling and development methodologies that can accelerate the design and validation of the devices that must be deployed. To test and debug these tools and methodologies a power converter is implemented as a laboratory prototype. The converter in question is part of what is known as a Solar Inverter and it is a Boost Converter whose task is to increases the voltage of the solar panels to the required voltage level for injecting energy into the grid while following an Maximum Point Power Tracking Algorithm to optimize the solar array efficiency

En aquest projecte es realitzarà el disseny, programación i implementación de una estació meteorológica, destinada a la mesura de variables ambientals. Les variables a mesurar siran irradiancia solar, temperatura, humitat, velocitat del vent, dirección del vent i pressió atmosférica. El sistema está dotat de un microcontrolador ESP32 muntat en un mòdul Devkit V1, elegit en base al seu baix preu, potencia de processament, baix consum i la seva integración de tecnología WiFi. Es programarà mitjançant l’Arduino IDE; utilitzant les llibreries corresponents per al seu ús amb aquest microcontrolador. S’utilitzarà el bróker MQTT io.adafruit per la seva interfaç intuitiva, el servei gratuit i la posibilitat de graficar i comprobar les dades rebudes a la mateixa web. El ESP32 es conectarà a aquest bróker i enviarà missatges MQTT periòdicament amb les dades dels sensors a la seva payload. Les dades es guardaran a un NAS DS1515 mitjançant un script de Python, i el seu objectiu consistirà en suscribir-se al bróker MQTT i guardar els missatges rebuts a una base de dades amb format .db al propi NAS. S’usarà l’entorn de programación Anaconda3 en PC per a escriure el programa, que posteriormente s’implementarà al NAS una vegada testejat. El disseny del circuit electrònic es farà mitjançant el software on-line gratuity Easyeda, el·legit per la seva interfaç intuitiva, ser open-source i la seva disponibilitat de llibreries. El circuit final será implementat a una placa de topos. Encara que aquest treball es centra en la recogida de variables climatològiques, la seva estructura pot ser fàcilment aprofitada per projectes que aprofitin la potencia del protocol MQTT per aplicacions de domòtica i sensòrica., En este Proyecto se realizará el diseño, programación e implementación de una estación meteorológica, destinada a la medida de variables ambientales. Las variables a medir serán irradiancia solar, temperatura, humedad, velocidad del viento, dirección del viento y presión atmosférica. El sistema está dotado de un microcontrolador ESP32 montado en un módulo Devkit V1, elegido en base a su bajo precio, potencia de procesamiento, bajo consumo y su integración de tecnología WiFi. Se programará mediante Arduino IDE, usando las librerías correspondientes para su uso con este microcontrolador. Se usará el bróker MQTT io.adafruit por su interfaz intuitiva, su servicio gratuito, y la posibilidad de graficar y comprobar los datos recibidos en la misma web. El ESP32 se conectará a este bróker y enviará mensajes MQTT periódicamente con los datos de los sensores en su payload. Los datos se guardarán en un NAS DS1515 mediante un script de Python, y su cometido consistirá en suscribirse al bróker MQTT y guardar los mensajes recibidos en una base de datos con formato .db en el propio NAS. Se usará el entorno de programación Anaconda3 en PC para escribir el programa, que posteriormente se implementará en el NAS una vez testeado. El diseño del circuito electrónico se hará mediante el software on-line gratuito Easyeda, elegido por su interfaz intuitiva, su gratuidad y su disponibilidad de librerías. El circuito final será implementado en una placa de topos. Aunque este trabajo se centra en la recogida de variables climatológicas, su estructura puede ser fácilmente aprovechada para proyectos que aprovechen la potencia del protocolo MQTT para aplicaciones de domótica y sensórica., In this Project the design, programation and implementation of a meteorologic station destined to the measure of climatologic variables will be done. The variables to measure will be solar irradiance, temperature, humidity, wind speed, wind direction and atmospheric pressure. The sistem is provided of an ESP32 microcontroller mounted in a Devkit V1 module, chosen by its low price, processing power, low power consumption and its integration of WiFi technology. It will be programmed by Arduino IDE, using the appropriate libraries to allow its use for this microcontroller. The MQTT broker io.adafruit will be used for its intuitive interface, its free service, and the possibility to graph and check received data on the its webpage. The ESP32 will connect to this broker and send MQTT messages periodically with the sensor data on its payload. The data will be stored into a NAS DS1515 by a Python script, and its purpose will be to subscribe to the MQTT broker and save received messages into a database with .db format on the NAS itself. The programming environment Anaconda3 will be used in a PC to write the program, which will be implemented to the NAS once tested. The design of the electronic circuit will be done by the online free software Easyeda, chosen by its intuitive interface and the availability of libraries. The final circuit will be implemented on a perfboard. Even though this project will focus on the retrieval of climatologic variables, its structure can be easily taken advantage of for projects that will make use of the strength of the MQTT protocol for applications of domotics and sensorics.

Este Trabajo Final de Grado, TFG, consiste en el desarrollo de una aplicación web basada en una arquitectura de microservicios que tienen la finalidad de monitorizar un SAI de manera remota. Este trabajo se ha realizado como un encargo para la empresa SALICRU.SA, una fábrica de Sistemas de Alimentación Ininterrumpida, SAI, en Santa María de Palautordera (Barcelona). Se ha desarrollado un prototipo de un sistema embebido configurable para la adquisición y monitoreo de datos utilizando una tarjeta de desarrollo Beaglebone Black de Texas Instruments aplicado a los equipos industriales de la empresa SALICRU.SA. La aplicación web desarrollada tiene como objetivo realizar el control y supervisión de los datos del SAI de manera remota utilizando las tecnologías de la información y telecomunicaciones al alcance.

Postprint (updated version)

Report de recerca (premanuscripto) on es presenten els resultats obtinguts orientats a una nova metodologia per a la caracterització de les microxarxes elèctriques. En aquesta part es presenta la metodologia de caracterització energètica de microxarxes., Postprint (updated version)

Objectius de Desenvolupament Sostenible::3 - Salut i Benestar

El presente trabajo presenta el estudio de viabilidad donde se analiza si es posible sustituir las baterías convencionales que se utilizan para almacenar la energía eléctrica en las microrredes eléctricas (microgrids, MG) aisladas por otro tipo de acumulación de energía. La propuesta es el almacenaje de energía mediante una pequeña central hidráulica reversible. Para este estudio, se realiza el diseño de esta instalación propuesta en una vivienda unifamiliar y se calculan y simulan los flujos energéticos de esta microrred. Los resultados obtenidos muestran el posible estudio de viabilidad así como sus mejoras, teniendo en cuenta rendimiento global de la instalación y presupuesto que conlleva implantarla. Para encontrar un límite de viabilidad, se estudia que, sobredimensionando la fuente de generación eléctrica, que en este caso de estudio son unos paneles solares fotovoltaicos, el bajo rendimiento no afecta a los flujos de potencia demandados por la vivienda y la instalación en sí no tiene que ser tan grande por lo que no hace falta acumular tanta energía y, en consecuencia, no requiere de un presupuesto tan elevado., Postprint (published version)

El panorama energètic a escala global cada cop és més estricte davant la incorporació d'energies renovables tant en l'àmbit domèstic com a escala de producció massiva d'energia (companyies elèctriques), el que està provocant canvis importants en el paradigma de l'energia, amb finalitat d'extingir les energies contaminats tan perjudicials per al planeta. Aquest fet està provocant que les energies renovables juguin cada cop un paper més fonamental per a l'obtenció d'energia elèctrica, vital i insubstituïble per a les nostres vides. El present document té com a objectiu principal el disseny d’una microxarxa, formada per una font de generació local mitjançant panells solars, emmagatzematge elèctric a partir de bateries i un (o varis) punts de consum. Amb una especial particularitat, que aquesta microxarxa sigui capaç d’operar en corrent continu, i no pas en corrent altern, model completament estandarditzat a dia d’avui en gran part del món. El projecte en qüestió pretén valorar la viabilitat de funcionament d’aquesta microxarxa. L’anàlisi es realitza a través d’un model teòric el qual permetrà obtenir el comportament del conjunt de la microxarxa a partir de fer les simulacions pertinents. Primer s’ha procedit a analitzar el comportament de la microxarxa de referència (model AC), per després poder comparar amb el model adaptat en DC i a partir d’aquí extreure les conclusions que procedeixin. Es defineix un model de microxarxa convencional (AC), el que inclou un dimensionat d’una microxarxa (AC) d’un sistema típic (font de generació, punt de consum i emmagatzematge). Tanmateix s’ha buscat un disseny representatiu capaç de simular el comportament d’aquesta microxarxa. Aquest serà el punt de referència arran del qual es passa a determinar un model similar, amb la particularitat que funcioni en DC (amb bus de distribució DC). Arribat a aquest punt, es valora amb els resultats obtinguts com aquests dos sistemes són capaços de funcionar d’una forma molt similar, salvant algune, El panorama energético a nivel global cada vez resulta más estricto en frente a la incorporación de las energías renovables, tanto a nivel doméstico como en el ámbito de producción masiva de energía (compañías eléctricas), lo que está provocando cambios importantes en el paradigma de la energía, con finalidad de extinguir las energías contaminantes tan perjudiciales para el planeta. Este hecho está provocando que las energías renovables jueguen cada vez un papel más fundamental en la obtención de energía eléctrica, vital e insustituible para nuestras vidas. El presente documento tiene como objetivo principal el diseño de una microrred, formada por una fuente de generación local a partir de paneles solares, almacenamiento eléctrico a partir de baterías y uno (o varios) puntos de consumo. Con una especial particularidad, que esta microrred sea capaz de operar en corriente continua, y no en corriente alterna, modelo que está completamente estandarizado a día de hoy en gran parte del mundo. El proyecto en cuestión pretende valorar la viabilidad de funcionamiento de esta microrred. El análisis se realiza a través de un modelo teórico que permitirá la obtención del comportamiento de la microrred realizando las simulaciones pertinentes. Primero se procede a analizar el comportamiento de la microrred de referencia (AC), para después poder comparar con el modelo adaptado en DC a partir del cual se podrán valorar los resultados y extraer la valoración que proceda. Se define un modelo de microrred convencional (AC), que incluye un dimensionado de una microrred (AC) de un sistema típico (fuente de generación, punto de consumo y almacenamiento). Se ha buscado un diseño representativo capaz de simular el comportamiento de esta microrred. Este será el punto de referencia a partir del cual se pasa a determinar un modelo similar, con la particularidad de que funciona en DC (con bus de distribución DC). Llegado a este punto, se valora con resultados obtenidos como estos dos sistemas, Nowadays, the global energetic System is being more restrictive because of the incorporation of renewable energies on matter both domestic or industrial level. That’s producing several changes in the way we understand the energetic System, and the next step is to avoid using noncontaminant feed materials for the environment to produce energy to make way for renewable energies. This fact is causing the renewable energies to play an important role for the obtaining of electrical energy, essential and irreplaceable for our lives. The goal of the present document is the design of a micro-grid, build it by solar panels, electrical batteries, and a load (or more than one). The most valuable particularity of this project is to design this micro-grid and make this one able to work with direct current instead of AC power, which has been standardized in all regions in the world. The actual project wants to prove the technical viability of the micro-grid working with a DC BUS. The analysis will be done by a theorical model, which will let us obtain the behavior of the microgrid through the simulations. The analysis will start with the simulation of the micro-grid working with AC BUS and will end with the simulation of the micro-grid with DC BUS. Once the simulations are over, and then draw the relevant conclusions. It is defined a conventional model of AC micro-grid, which includes a micro-grid dimensioned (AC) of a typical system (generations source, load and storage system). However, a representative model has been sought able to simulate the behaviour of this micro-grid. This will be the reference point which a similar model is determined, with the particularity that it works in DC (DC distribution bus). Reached this point, is valued with the results obtained, how these two systems are able to work in a similar way, saving some distance, for example the elements that forms the system.

El present treball de final de grau, TFG, mostra el procediment seguit per dissenyar un sistema d'adquisició de dades emprant el microcontrolador (MCU, sigles del anglès: Micro-Controller Unit) ESP32, s’utilitza aquest mòdul per a realitzar mesures de variables elèctriques com el corrent i la tensió. A partir de les variables anteriors calcula; la freqüència de xarxa, l'energia i la potència consumida per una màquina elèctrica o microxarxa. Per a aquest treball s'utilitzen 2 plaques ESP32; una es connecta als circuits de mostreig de les variables elèctriques, construïts en una placa de circuit imprès (o PCB), aquesta placa sensa les dades i les envia per wifi a una altra placa que està connectada a un ordinador. A part del disseny dels circuits, aquest document també abasta la programació de les plaques per a realitzar les funcions corresponents. Els MCU es programen mitjançant el programari de lliure disposició Arduino IDE (sigles del anglès: Integrated Development Environment), i per a la representació de les dades s'utilitza el llenguatge de programació LabVIEW de National Intruments. Mentre es va conformant el TFG, es prioritzarà que el sistema estigues totalment aïllat elèctricament. Només s’ha de manipular quan està desconnectat de la xarxa elèctrica, així s’evita un possible xoc elèctrica. També es donarà importància a la protecció dels equips, per aquest motiu hi ha aïllament galvànic en algunes parts del circuit. Amb l'equip final es faran proves i assajos per obtenir la precisió d'aquest i es compararà amb un multímetre comercial., El presente trabajo final de grado, TFG, muestra el procedimiento seguido para diseñar un sistema de adquisición de datos empleando el microcontrolador (MCU, siglas del inglés: Micro-Controller Unit) ESP32, se utiliza este módulo para realizar medidas de variables eléctricas como la corriente y la tensión. A partir de las variables anteriores calcula; la frecuencia de red, la energía y la potencia consumida por una máquina eléctrica o microred. Para este trabajo se utilizan 2 placas ESP32; una se conecta a los circuitos de muestreo de las variables eléctricas, construidos en una placa de circuito impreso (o PCB), esta placa sensa los datos y los envía por wifi a otra placa que está conectada a un ordenador. A parte del diseño de los circuitos, este documento también abarca la programación de los microcontroladores para realizar las funciones correspondientes. Los MCU se programan mediante el software de libre disposición Arduino IDE (del inglés: Integrated Development Environment), y para la representación de los datos se utiliza el lenguaje de programación LabVIEW de National Intruments. Mientras se va conformado el TFG, se priorizará que el sistema esté totalmente aislado eléctricamente. Solo se debe manipular cuando el dispositivo esté desconectado de la red eléctrica, así se evita un posible choque eléctrico. También se va a dar importancia a la protección de los equipos, por este motivo hay aislamiento galvánico en algunas partes del circuito. Con el equipo final se harán pruebas y ensayos para obtener la precisión de este y se comparará con un multímetro comercial., To sum up, the current report shows the procedure followed to design a data acquisition system using the microcontroller called “ESP32”, using this module to perform measurements of electrical variables such as the current and the voltage. From the above variables I must calculate: the grid frequency, the energy and the power consumed by an electric machine or micro grid. Moreover, two motherboards "ESP32" are used in this project: one is connected to the sampling circuits of the electrical variables, built on a protoboard (or PCB), this plate census the data and sends them by WI-FI to another plate that is connected to a computer. Aside from the design of the circuits, this document also covers the codes of the motherboards to perform the corresponding functions. The microcontrollers (C) are programmed using the freeware “Arduino IDE (Integrated Development Environment)”, for the data representation will be carried out through the programming language “LabVIEW of National Instruments”. While the project is correctly checked over, it will be prioritized that the system stays fully electrically isolated, only it should be handled when the device is disconnected from the power grid, thus avoiding and preventing a possible electric shock. Device protection is also going to be important due to the galvanic isolation in some parts of the circuit. With the final device we will make test results and trials to achieve the accuracy and it will be compared with a commercial multimeter.

Report de recerca (premanuscripto) on es presenten els resultats obtinguts orientats a una nova metodologia per a la caracterització de les microxarxes elèctriques. En aquesta part es presenten els conceptes bàsics d'aquesta metodologia de caracterització., Postprint (updated version)

Ante la transformación tecnológica y social que hemos sufrido en las últimas décadas, la utilización de energía eléctrica se ha convertido en un pilar fundamental tanto para el sector industrial como para la vida cotidiana de las personas. Esto ha obligado a las empresas tecnológicas a desarrollar e investigar en nuevas tecnologías e ideas para mejorar la eficiencia de la red eléctrica actual.El presente proyecto pretende abordar el diseño dospuntos de recarga para vehículos eléctricos con la finalidad de estudiar su viabilidad económica. Se partirá des de un escenario de referencia, el cual consistirá en el diseño de una micro-red hibrida, la cual constará de generación distribuida, generación solar fotovoltaica y conexión con la red eléctrica, tendrá elementos de almacenamiento, una batería de ion-litio,por último, dos puntos de recarga para vehículos eléctricos.El proyecto se centra en el estudio de la viabilidad económica de la instalación objeto de estudio para los dos escenarios propuestos, se realizará el cálculoy dimensionamiento del cableado y los elementos que componen la micro-red, así como un estudio sobre la irradiancia solar en el lugar donde estará ubicada la instalación.

En este documento compartiré el proceso, experiencias y diferentes soluciones desarrolladas a lo largo de mi estancia internacional de investigación en la Universitat Politécnica de Catalunya. Después de un arduo proceso de selección fui admitido por parte de mi universidad,el Tecnológico de Monterrey,aser parte deuna experiencia de intercambiointernacional.Esta oportunidad estácatalogada por la universidad como “altamente restringida” por los diferentes requisitos solicitados, sobretodo si aun te encuentras en un semestre joven; en mi caso,6to semestre. Por lo que es un orgullo ser participe de la convocatoria.Actualmente, el campus cuenta con una serie de sensores meteorológicos conectados a una antena central en la azotea de la universidad. Estos están conectados a una computadora central llamada “Ammonit Meteo-40”, la cual recibe las lecturas como velocidad del viento, temperatura del viento, dirección angular, humedad, radiación global y voltaje analógico. Además, tiene la capacidad de expandir el numero de sensores conectados lo que lo hace un sistema muy capaz y preciso.Desafortunadamente,las capacidades generales de esta computadora central son limitadasy de funciones restringidas, como la falta dealmacenamiento de datos en servidores localesoel uso de las lecturas para desencadenar otras acciones.En conjunto con el profesor Francisco Casellas,mi director y mentor durante la creación del proyecto,marcamos como meta principal buscar una alternativa que pueda almacenar los datos en tiempo real sin necesidad de que el fabricante reciba los mismos a través de sus servidores.Por ultimo, durante el proceso de investigación se desarrollaron otros objetivos que dieron fruto a nuevas extensiones de las funcionalidades del sistema.

Aquest treball de fi de grau pretén el disseny i la implementació de un convertidor estàtic de energia elèctrica, per al processament d’energia de un panell fotovoltaic a una micro-xarxa elèctrica. Per tal de realitzar la implementació del control, s’ha volgut dissenyar el control per la implementació en una DSP. Primer s’ha volgut fer un estudi dels elements que componen el control de un sistema d’aquest tipus, exposant els elements que intervenen en el sistema així com els elements que componen tot el control. Després s’han definit els elements que componen el sistema i s’ha parametritzat segons el estudi dels recursos de hardware i software disponibles. Per tal de poder validar el correcte funcionament del disseny, es pretén utilitzar el entorn de simulació de PSIM. Aquest entorn de simulació, permet la fàcil implementació en la DSP que permet controlar el sistema a partir dels paràmetres que es troben introduïts en les diferents simulacions realitzades amb elsoftware de simulació. Un cop definit els elements de control del sistema, es dissenya la PCB d’acord al prototip que es vol implementar i s’explica els elements que formen part del sistema d’adquisició de dades.

En aquest treball de fi de grau s’ha realitzat una anàlisi de les problemàtiques més importants que pot presentar una placa solar en una instal·lació fotovoltaica des d’una base teòrica, investigant quin és el nivell d’afectació que tenen i la manera de mitigar-les. A la part pràctica s’han plantejat diversos sistemes per tal de dibuixar la corba característica o gràfic V-I, que ens serveixen per detectar aquests problemes. El sistema finalment utilitzat, amb dos transistors muntats en Darlington, ens ha ofert la possibilitat de dibuixar diverses gràfiques V-I d’una placa solar sotmesa a diversos escenaris amb diferents ombres sobre ell, ja que aquestes originen els hot-spots o punt calent, un dels problemes més característics en una placa solar. Els diferents sistemes són controlats mitjançant LabVIEW i en alguns casos a partir d’un sistema d’adquisició de dades. Al final de les experiències pràctiques s’han implementat millores en aquest circuit per tal d’obtenir unes corbes característiques de major qualitat, amb menys fluctuacions. La correlació de les corbes característiques obtingudes amb imatges tèrmiques preses sobre les mateixes plaques representa un molt bon sistema per a la detecció de problemes en aquests dispositius.

La societat està vivint una transició del model energètic actual degut als greus problemes mediambientals, l’augment de la demanda energètica i l’elevat cost de la seva producció. Aquesta transició tendeix cap a un sistema descentralitzat i totalment renovable per així millorar la eficiència i la fiabilitat del subministrament elèctric, tal com les micro-xarxes. Les micro-xarxes són sistemes que tenen com a font principal d’energia un o més recursos renovables, normalment acompanyades per una font convencional de suport, com la xarxa elèctrica o un generador dièsel, donant lloc a l’anomenada micro-xarxa híbrida. En aquest projecte es monitoritza una micro-xarxa híbrida a partir del programa informàtic LabVIEW, focalitzant el centre de control en l’inversor Axpert del sistema. Aquesta micro-xarxa està composta per un mòdul fotovoltaic, un banc de bateries, l’inversor i les càrregues electròniques programables des d’on s’exporten els consums de la instal·lació. L’objectiu principal és comunicar l’inversor amb el programa de tal forma que l’usuari pugui enviar ordres i rebre els resultats a temps real sobre l’estat dels components. La realització d’aquest projecte s’ha dut a terme amb l’equipament del laboratori E3PACS de l’Escola d’Enginyeria de Barcelona Est (EEBE).

En este trabajo se presenta el nuevo laboratorio E3PACS de investigación en micro-redes, sus características y equipamientos. Dicho laboratorio se encuentra situado en el edificio A de la (EEBE), en el nuevo campus Diagonal-Besòs de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), un campus con reconocimiento de excelencia internacional en energía. A lo largo del presente trabajo, se dará a conocer a la comunidad científica el estado del citado nuevo laboratorio de altas prestaciones, desarrollado durante los últimos dos años y medio y financiado totalmente con fondos públicos., Peer Reviewed, Postprint (published version)

El model energètic emprat a escala mundial fins a l’actualitat es basa en els combustibles fòssils, comportant greus problemes mediambientals que han obligat a la humanitat a la cerca d’alternatives per a la generació d’energia elèctrica. La transició cap a un model energètic totalment renovable i sostenible passa per la popularització de sistemes energètics tal com les microxarxes. Una microxarxa té com a font principal d’energia un o més recursos energètics renovables. A més a més, solen incorporar una font d’energia convencional, com un generador dièsel, com a suport, la qual cosa dóna lloc a una microxarxa híbrida. Els sistemes energètics híbrids són clau per dur a terme la transició comentada mentre no es millorin els sistemes d’emmagatzematge que permetin la utilització completa dels recursos renovables. Aquest projecte consisteix a estudiar una microxarxa elèctrica híbrida en corrent altern, la qual està aïllada de la xarxa elèctrica. L’objectiu principal del treball és minimitzar l’ús del generador dièsel de suport amb finalitats econòmiques i mediambientals, combinant els diferents recursos energètics i un sistema d’emmagatzematge per a satisfer les necessitats de consum. A banda de l’estudi teòric, es realitzarà una comprovació pràctica amb l’equipament del laboratori E3PACS de l’Escola d’Enginyeria de Barcelona Est

El treball consta en implementar una mesura automatitzada del consum d'una màquina de soldadura per fil, en el que es monitoritza el consum elèctric, el gas injectat i el filament gastat durant l'instant en què es realitza la soldadura.

Aquest projecte descriu la simulació d’un sistema de càrrega per a vehicles elèctrics, el qual es sustenta per la injecció de potència provinent d’un camp solar, i si escau de la xarxa elèctrica. Per alimentar una càrrega que imiti el comportament de l’emmagatzemament d’energia del sistema d’aquests cotxes. Tot en un context d’aplicació en un escenari de jornada laboral, per afavorir l’impuls d’energies renovables tant per empreses com per treballadors. D’aquesta manera els primers capítols descriuen de forma general les microxarxes basades en aprofitament fotovoltaic, incidint posteriorment en els sistemes de càrrega, bateries i elements que prenen part en l’operació sotmesa a estudi en aquest treball. Estructuralment el treball es divideix en: Una primera part on es decideix la situació de l’emplaçament, es realitza un estudi de mercat i la modelització dels elements de la instal·lació considerada, per tal de dimensionar correctament el sistema conjunt. Seguit de la implementació d’un programa mitjançant el software informàtic LabVIEW, utilitzat per simular el comportament de la bateria del cotxe i adequar la seva corba de càrrega a la potència solar del camp fotovoltaic estimat, per extreure la màxima energia disponible. Generant una sèrie de simulacions que permetran discernir entre les diferents estratègies que hauran de considerar els sistemes de gestió d’energia en carregadors intel·ligents en quant a l’aprofitament del recurs solar, a partir del desplaçament de les càrregues en el temps. Culminant el projecte amb els resultats obtinguts de les proves al laboratori E3PACs de la EEBE que justifiquen el dimensionament de la instal·lació i verifiquen el funcionament correcte del programa dissenyat.

En aquest projecte es realitzarà el disseny, la fabricació i la programació d’un enregistrador de dades (datalogger) que s’utilitzarà per a la mesura de variables ambientals. El sistema serà capaç de monitorar les variables següents: temperatura, humitat, velocitat i direcció del vent, pressió atmosfèrica i irradiància solar. Com a microprocessador s’utilitzarà la Raspberry Pi 3 Model B per les seves prestacions, polivalència i cost. El programa principal es programarà en Python i per a dissenyar la PCB (printed circuit board) i crear els arxius de sortida per a la seva fabricació, l’Altium 2016. La mateixa Raspberry allotjarà l’arxiu .csv amb totes les dades emmagatzemades per al seu posterior tractament. Per accedir a la Raspberry de forma remota i copiar les dades s’utilitzarà el programa Putty. Tot i que a escala de programació i sensors el projecte només se centrarà en les variables ambientals, es dissenyarà una PCB amb la intenció que en un futur es pugui utilitzar per a connectar multitud de sensors tant analògics com digitals.

En este trabajo se presenta un sistema de alimentación público que conlleva una estructura de micro-red. Actualmente se encuentra en período de pruebas, encontrándose instalada una primera serie de farolas en el paseo marítimo del Poblenou, cerca de la EEBE (Escuela de Ingeniería de Barcelona Este) con el fin de evaluar su funcionamiento en el tiempo., Postprint (published version)

Compact and porous films of poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT), which were prepared in aqueous and acetonitrile solutions, have been submitted to a simple thermal treatment that provokes irreversible changes in the structure and electrical conductivity. This consists of a heating-cooling cycle in which the temperature is moderately increased from 25 ºC to 70 ºC at a slow rate (1 ºC/min) and subsequently cooled to room temperature at an even slower rate (0.5 ºC/min). As a consequence, the electrical conductivity of the films prepared in water and acetonitrile irreversibly increases 864% (x8.6) and 80% (x1.8), respectively. Structural studies show that the proposed treatment provokes local re-organizations of the polymer chains and clusters, depending on the compactness of the prepared samples. In the case of films prepared in water, which are the most compact, structural re-organizations of the already formed clusters give place to the formation of large aggregates that are clearly observed on the surface. In this percolative mechanism, the interconnections among neighbouring conductive clusters embedded in such aggregates are improved leading to increased conductivity. In contrast, the improvement in the conductivity of films prepared in acetonitrile is due to the enhanced crystallinity that results from the re-arrangement of polymer molecules., Postprint (published version)

Este documento presenta los resultados del estudio de diseño e implementación de un Sistema de Sensado de Variables Mediante un Terminal Android. La variable a analizar es la actividad eléctrica del corazón, por lo que la principal aplicación del sistema es realizar electrocardiogramas, ECG, según la derivación I estándar. El sistema se compone de dos máquinas, un microcontrolador y una aplicación instalada en un terminal Android: · La primera máquina consta de un front end para ECG que adquiere la señal, un circuito acondicionador de señal, y un hardware de plataforma de desarrollo basada en microcontrolador con el que se ha desarrollado la algorítmica de control correspondiente. · La segunda máquina, la aplicación y el terminal Android, sirve de interfaz de usuario remota mediante tecnología WiFi. Además, ésta permite analizar la señal adquirida y muestra al paciente los resultados obtenidos mediante la visualización del electrocardiograma e indicación de la frecuencia cardíaca. La aplicación permite también exportar las señales para su posterior procesado, para, por ejemplo, enviarlas por correo electrónico a un facultativo, o analizarlas con MATLAB. En la memoria se indica todo el proceso de desarrollo de las dos máquinas que intervienen en este sistema y también su verificación operativa para la lectura del ECG.

Aquest projecte està plantejat per desenvolupar un prototip electrònic que consisteix en un dispositiu personal d’ús acadèmic que permet monitoritzar una senyal cardíaca d’una persona a temps real. El mateix sistema també permet exportar les dades registrades en format text per poder fer un post processat de les dades posteriorment amb softwares d’anàlisis, com Matlab. La senyal obtinguda pels elèctrodes connectats a l’usuari és tractada analògicament i es digitalitza a través d’una placa amb un microcontrolador integrat, entre altres components, anomenada CC3200 Launchpad de Texas Instruments. Després de ser capturada, les dades són transmeses mitjançant WIFI a una aplicació instal·lada a un terminal Android. L’aplicació processa les dades i les monitoritza a temps real a través del display. S’ha dissenyat un prototip d’ús acadèmic que pretén acostar l’electrònica i les senyals fisiològiques al estudiant. És per aquest motiu que s’ha dissenyat una electrònica interactiva que per exemple permet ajustar el guany manualment. A més a més, el prototip serà portàtil. Per tant, permetrà registrar senyals cardíaques en diferents entorns i situacions.

El presente documento describe los procesos de diseño y desarrollo de un sistema que, a través de una aplicación móvil, sirve como dispositivo para el registro de la actividad cardíaca del paciente, mediante la obtención del electrocardiograma (ECG), y que permite detectar irregularidades para posteriormente, en caso que fuera necesario, poder enviar los datos adquiridos al profesional sanitario pertinente para que éste los analice. El sistema tiene dos componentes diferenciados, por un lado, se encuentra el hardware, encargado del registro de la señal del ECG y que está formado por un microcontrolador, un circuito de acondicionamiento de la señal y un monitor de actividad cardíaca. La señal se adquiere mediante 3 electrodos colocados en las extremidades del paciente. Por otro lado, está la aplicación móvil, creada con el entorno de desarrollo Android Studio, que sirve como interfaz de usuario, facilitándole a éste la utilización del dispositivo, y la cual contiene los mecanismos de análisis de la señal adquirida. La aplicación también permite que el paciente conozca los resultados obtenidos, ya que, se puede visualizar gráficamente el ECG registrado y la frecuencia cardíaca, es decir, el nombre de latidos del corazón por minuto (lpm). Además, en el caso de que se produzcan irregularidades en el electrocardiograma, se establecen avisos para informar al usuario y que éste pueda enviar a su médico la prueba realizada. Para hacer posible la consulta de registros anteriores o en caso que sea necesario su envío, las pruebas quedan almacenadas en el dispositivo móvil, en formato de texto CSV. El dispositivo funciona en cualquier teléfono o tablet que use una versión del sistema operativo Android 5.1 o posterior y la comunicación entre éste y el hardware se produce por WiFi.