Laboratorios especializados, talleres y equipamiento

División de Electrónica y Computación / Departamento de Electrónica
Maestría en Ciencias en Ingeniería Electrónica y Computación
Laboratorios especializados, talleres y equipamiento
Este documento incluye fotografías recientes de los laboratorios especializados
de cada línea de investigación (LGAC), así como el equipamiento correspondiente
a cada área. Estos espacios contribuyen a la obtención de los objetivos del
programa de la Maestría en Ciencias en Ingeniería Electrónica y Computación.
A continuación se enlistan los laboratorios especializados con los que cuenta el
programa de la Maestría:
LGAC Róbotica y Sistemas Embebidos
1. Laboratorio de Robótica
2. Laboratorio de Sistemas Inteligentes
3. Laboratorio de Sistemas Embebidos y Diseño electrónico
LAGC Optoelectrónica y Microondas
1. Laboratorio de Optoelectrónica
2. Laboratorio de Diseño de Circuitos Integrados
LAGC Control Automático y Sistemas Físicos
1. Laboratorio de Control Automático
2. Laboratorio de Matemática Computacional
3. Laboratorio de Sistemas Eléctronicos de Potencia
De acuerdo a los requerimientos de la Maestría, el equipo físico y su equipamiento
es el adecuado para la obtención de los objetivos del programa.
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Laboratorio de Robótica
El laboratorio de robótica cuenta con el siguiente equipo experimental: un brazo
manipulador sub-actuado, 2 brazos manipuladores robóticos industriales, quince
robots móviles, un prototipo de robot bípedo, seis bases de robot humanoides de
16 GDL, modificadas con controladores y electrónica propia, como se puede
observar en las Figuras 1, 2 y 3, así como 10 cámaras web.
Figura 1. Robot bípedo
Se cuenta además con varias computadoras personales y laptos para
investigadores y estudiantes participantes.
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Figura 2. Robot bípedo
Figura 3. Cancha para robot móviles con las especificaciones para la robocup
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Laboratorio de Sistemas Inteligentes
El laboratorio de Sistemas Inteligentes cuenta con seis robots móviles:
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•
Un robot Erratic, marca Videre
Un robot Youbot, marca Kuka
Un robot Shrimp, marca Bluebotics
Un robot HD2, marca Superdroids
Tres robots Qbots, marca Quanser
Tres haptics PhantomOmni, marca Sensable
Dentro de los sensores más importantes se cuenta con un sistema estereoscópico
Bumblebee 2, un sistema trinocular Bumblebee XB3, dos cámaras firewire 1394b
modelo Flea 2, dos cámaras usb 3 modelo Flea 3. Dos laser para interiores
hokuyo, dos lasers para exteriores hokuyo, además de un motor de induccón
lineal. En las figuras de la 4 a la 10 se puede observar este equipamiento.
Figura 4. Robot Youbot, base omnidireccional y brazo cn 5 DOF, marca Kuka
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Figura 5. Robot Shrimp, marca Bluebotics
Figura 6. Robot todo terreno HD2, marca Superdroids
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Figura 7. Tres robots móviles Q-bot, marca quanser
Figura 8. Tres dispositivos haptics, maraca Sensable
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Figura 9. Motor de inducción lineal
Figura 10. Sensores laboratorio Sistemas Inteligente
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Laboratorio de Sistemas Embebidos y Diseño electrónico
El laboratorio de Sistemas Embebidos y Diseño Electrónico, es un laboratorio
dedicado al diseño de sistemas embebidos y digitales, con diversas aplicaciones,
entre las cuales incluye diseño de microprocesadores, sistemas multicore, diseños
VLSI y diseño de mirosistemas o MEMS micromáquinas y diversas aplicaciones a
la industria y biomédica.
El laboratorio tiene estaciones de trabajo para el diseño y prototipado rápido de
sistemas digitales en plataformas reconfigurables. El laboratorio cuenta con una
serie de tarjetas de evaluación con FPGAs de la marca Xilinx, de sus principales
familias, desde la serie: Spartan 3E, Virtex, Virtex 2, Virtex 4, Virtex 5, Virtex 6,
Virtex 7 de las más recientes. Así como kits de evaluación de procesamiento de
señales Virtex 4 Spartan 6 y sistemas con procesadores Atom y FPGAS Virtex 6
para proyectos de hardware reconfigurable y adaptativo.
También se cuenta con tarjetas de evaluación de FPGAs de altera de la familia
DE1, DE2, kit de desarrollo de softcore como el NIOS II de Altera y Microblaze de
Xilinix y Power PC, kit de desarrollo de aplicaciones en robótica de
cuadracopteros. Multímetros y tarjetas de adquisición de datos, para desarrollo de
aplicaciones. Software especializado: ISE de Xilinx, Modelsim, Autocad, Summit V
y Ansys.
Entre los equipos para el diseño de sistemas electrónicos del laboratorio se tienen
los presentados en la Tabla 1.
Sistemas Embebidos
Pieza/descripción
Marca
Modelo
Analizador lógico con puntas, 136 canales 2Ghz
Tektronix
TLA5204B
Osciloscopio 4 canales 200 Mhz
Tektronix
TDS2024B
Generador de señales, un canal 25 Mhz
Tektronix
AFG3021B
Estación de soldadura 75 watts
Oki
MFR-PS2K
Microscopio digital con LCD
Celestron
44340
Fuente de alimentación doble salida
Gwinstek
GPS-3303
Fuente de alimentación tres salidas
Bk Precision 1652
Tarjeta de desarrollo:procesador Intel Atom E640, 16GB,
EMERSON
Nano-ITX.315
8GB SSD
Tarjeta de evaluación: FPGA virtex6, 16GB de RAM,
Xilinx
ML605
salidas DVI, USB, Ethernet
Tabla 1. Equipamiento para el laboratorio de Sistemas Embebidos y Diseño Electrónico
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Se cuenta además con
•
•
•
•
•
15 CPUs de escritorio para diseño de electrónico y sistemas embebidos.
15 escritorios
3 mesas de trabajo con estaciones de medición y experimentación
Retropoyector de presentaciones
1 área especializada para laboratorio con aire acondicionado, instalaciones
eléctricas e Internet
Esta descripción se puede apreciar en las Figuras 11 a la 18
Figura 11. Laboratorio de Sistemas Embebidos y Diseño Electrónico
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Figura 12. Estaciones de trabajo para prototipado rápido con tarjetas de evaluación
FPGAs, osciloscopios, analizados lógico portable y fuentes programables
Figura 13. Mesa con analizador lógico con puntas, 136 canales 2Ghz, marca Tektronix
modelo TLA5204B, de amplio rango de trabajo
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Figura 14. Estación de trabajo con tarjetas de evaluación FPGAs y tarjetas con
procesador Atom para hardware reconfigurable y adaptativo
Figura 15. Amplia variedad de tarjetas de evaluación para el diseño de prototipado rápido
de sistemas digitales y multiprocesadores, así como tarjetas con procesador Atom para el
diseño de aplicación embebidos
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Figura 16. Sistemas de adquisión de datos, tarjetas de evaluación y un prototipo de fierro
desarrollado en el laboratorio para experimentación para aplicaciones a la biomédica
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Figura 17. Estaciones de trabajo con osciloscopios y fuentes programables
Figura 18. Estación con microscopio digital con cámara CCD incluida y salida a monitor
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Para aplicaciones que requieren el análisis de materiales o partículas. Dedicada a
proyectos de procesamiento de partículas de polen y otros elementos mediante el
procesamiento de imágenes en sistemas embebidos.
El laboratorio de sistemas embebidos tiene una estación de soldadura oki
smartheat soldering system, modelo mfr-ps2k con puntas intercambiables para
soldar o remover componentes de tarjetas electrónicas.
Tiene un área dentro del laboratorio para cuarto limpio que cuenta con un espacio
especial para un cuarto limpio de 3 x 4 metros en la planta alta del edificio de
Investigación del posgrado de la División de Electrónica y Computación CUCEI.
Este espacio cuenta con un equipo de mecición de puntas de prueba para
dispositivos integrados electrónicos y MEMS como se puede ver en la Figura 19.
Figura 19. Estación de pruebas y experimentación para diseño de circuitos integrados y
MEMS, máquina de puntas prueba con microscopio integrado, con base ajustable en los
ejes X, Y con cámara CCD incluida
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Laboratorio de Optoelectrónica
Se cuenta con dos laboratorios de investigación y de apoyo a la docencia,
ubicados en la Unidad de Metrología Óptica y Electrónica, la entrada al laboratorio
se puede ver en la Figura 20.
Figura 20. Unidad de metrología óptica y electrónica
En los dos laboratorios se cuenta con equipo de metrología dimensional, de
instrumentación electrónica, accesorios básicos de un laboratorio de óptica y
equipos especializados, tanto de óptica como de electrónica, los cuales se
describen a continuación.
Equipo de metrología dimensional
Se tiene un equipo básico de un laboratorio de metrología dimensional, entre otros
equipos, tenemos un comparador óptico, un microscopio metalográfico y una
máquina de coordenadas como se puede ver en las Figuras 21 y 22. Estos
equipos son necesarios para hacer mediciones de piezas mecánicas, por ejemplo,
moldes.
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Figura 21. Comparador óptico y un
durómetro
Figura 22. Mesa de coordenadas
Mesas Holográficas y elementos básicos de óptica
En cada laboratorio se cuenta con una mesa holográfica, lentes, espejos,
monturas ópticas, filtros especiales, objetivos de microscopio, etc. Además de
equipo para realizar experimentos de óptico de fibra. En la Figura 23 se muestran
las dos mesas holográficas y elementos ópticos como mecánicos.
Figura 23. Mesa holográfica de granito con elementos ópticos y monturas mecánicas
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Instrumentos de medición
En ambos laboratorios contamos con instrumentos de medición: dos
osciloscopios, un amplificador lock-in, varios multímetros, un termómetro infrarrojo,
tarjetas de adquisición de datos de la marca National Instrument, entre otros
equipos, como se observa en la Figura 24. Además de equipos de cómputo, ya
sea máquinas de escritorio o portátiles. En dichos equipos se tiene instalado
software para operar algunos de los equipos. Por ejemplo, software de LabVIEW,
MatLab, que se utiliza para controlar las tarjetas de adquisición de datos o
imágenes, así como para el procesamiento de los datos adquiridos.
Figura 24. Equipo de instrumentación electrónica
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Fuentes de Luz
En los laboratorios se cuenta con fuentes de luz láser de HeNe, de baja potencia y
que emiten en 632.28 nm; láseres de semiconductor, 25 mW, a 405 nm; LEDs que
emiten en diferentes longitudes de onda, lámparas, etc. En la Figura 25 se
muestran algunas de estas fuentes de luz.
Figura 25. Fuentes de luz
Equipos especializados
En los laboratorios tenemos equipos especializados, por ejemplo espectrómetro
Raman portátil, un espectrómetro VIS, un simulador solar, un radiómetro, entre
otros equipos. Estos equipos se utilizan para la caracterización óptica y
espectroscopia de materiales o dispositivos, como se puede ver en la Figura 26.
Figura 26. Equipo especializado: Simulador solar y espectrómetro VIS
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Helicópteros
También se han adquirido dos helicópteros que entran dentro de la clasificación de
vehículos aéreos no tripulados (VANT), uno de 4 hélices y otro de 6 hélices. Estos
vehículos no son de hardware y software herméticos, son flexibles en su
configuración para utilizarlos como herramientas de investigación en las áreas de
control, adaptación de sensores ópticos, metrología e instrumentación, como se
puede ver en la figura 27.
Figura 27. Helicópteros
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Laboratorio de Diseño de Circuitos Integrados
El laboratorio de diseño de circuitos integrados es un área dedicada
especialmente al desarrollo de proyectos del posgrado, cuenta computadoras y
software especializado para el diseño de circuitos integrados, como se muestra en
la Figura 29.
Figura 29. Laboratorio de diseño de circuitos integrados
La estación de medición y pruebas de circuitos integrados está formado por
osciloscopios, generadores de funciones, analizador de espectros, fuentes de
voltaje y corriente programables. Los principales equipos con los que cuenta se
pueden observar en la Tabla 2.
Diseño Electrónico
Pieza/descripción
Analizador de espectro 3Ghz
Osciloscopio 200Mhz
Generador de señales, un canal 25 Mhz
2 Fuentes programables 0-20V 5A
Microscopio con 4 puntas de prueba para MEMS
Tabla 2. Equipo de laboratorio de diseño electrónico
Marca
Modelo
Gwinstek
Tektronix
Tektronix
Tektronix
MSTECH
GSP-830
MSO-2024
AFG-3021B
PW-54205
5500
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Laboratorio de Control Automático
El laboratorio cuenta con equipo para realizar los experimentos básicos para el
área de control. Los equipos pueden ser utilizados desde Simulink lo que facilita
la realización de la fase experimental de los estudiantes de control.
En el laboratorio de control automático se cuenta con equipo de Quanser para la
realización de experimentos de control, dentro de este equipo se tiene lo siguiente:
•
•
•
•
•
•
Dos dispositivos hapticos
Equipo para realizar experimentos con el motor lineal
Equipo para realizar experimentos con el motor rotatorio
Equipo para realizar experimentos con un sistema de levitación magnética
Equipo para realizar experimentos con el péndulo rotacional
Equipo para realizar experimentos con el péndulo invertido
El equipo de control lineal que se muestra en la Figura 30, permite usar uno o más
carros para pruebas de control, así como péndulo o doble péndulo.
Figura 30. Equipo de control lineal
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El equipo de balancín, unido a los carros y el equipo lineal se puede observar en la
Figura 31.
Figura 31. Equipo de balancín
El equipo para el control rotacional se puede observar en la Figura 32.
Figura 32. Planta Quanser para experimentos rotacionales
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El equipo Maglev se muestra en la Figura 33 y se utiliza para controlar un levitador
magnético.
Figura 33. Maglev, equipo para experimentar con el control de un levitador magnético
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El equipo Couple tank se muestra en la Figura 34 y se utiliza para realizar el
control de niveles de agua de dos tanques.
Figura 34. Equipo para hacer pruebas con controladores que nivelen el agua de dos
tanques
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También se cuenta con dos dispositivos hapticos Phantom Desktop como se
puede ver en la Figura 35, para pruebas y programación.
Figura 35. Dispositivos haptics, marca Quanser
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Así como con un robot manipulador Denso-V6, con 6 grados de libertad que se
puede observar en la Figura 36.
Figura 36. Robot manipulador Denso-V6 con 6 grados de libertad
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El laboratorio de control tiene a su disposición un helicóptero de 3 grados de
libertad, marca Quanser, que se puede observar en la Figura 37.
Figura 37. Helicóptero 3 DOF de Quanser
El equipo para el control de motor de inducción así como Tarjetas DSPACE 1104
para control en tiempo real, conector LED panel para tarjeta Dspace y fuente de
poder con cuatro salidas, sistema para adquisición de datos, sistema embebido
avanzado de control y monitoreo en tiempo real; y sistema de monitoreo en
continuo de glucosa y microinfusora de insulina se pueden apreciar en las Figuras
38 a la 43.
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Figura 38. Equipo para el control de motor de inducción
Figura 39. Tarjeta DSPACE 1104 para control en tiempo real
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Figura 40. Conector LED panel para tarjeta Dspace y fuente de poder 4 salidas
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Figura 41. Sistema para adquisición de datos COMPACTAC
Figura 42. Sistema embebido avanzado de control y monitoreo en tiempo real, Ni
CompactR10
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Figura 43. Sistema de monitoreo en continuo de glucosa y microinfusora de insulina
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Laboratorio de Matemática Computacional
Los laboratorios de Matemática Computacional tienen acceso a un servidor con 20
licencias simultaneas de MatLab.
Uno de los laboratorios mostrados en la Figura 44, es usado para el desarrollo de
aplicaciones con el kit de desarrollo de Intel para el procesador atom. Estos kits
fueron donados por Intel, para apoyar el desarrollo de algoritmos.
Figura 44. Laboratorio para desarrollo de aplicaciones del procesador Atom
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Otro de los laboratorios mostrados en la Figura 45, es utilizado para el desarrollo y
prueba de algoritmos, este laboratorio cuenta con acceso al servidor de MatLab.
Figura 45. Laboratorio con acceso al servidor con 20 licencias de MatLab
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También se cuenta con un proyecto aprobado de COECYTJAL para la creación de
un Cluster, para cómputo de alto rendimiento, como se puede ver en la Figura 46.
Figura 46. Imagen del Cluster
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Laboratorio de Sistemas Eléctronicos de Potencia
El área de laboratorio cuenta con un equipo de simulación en tiempo real marca
OPAL-RT Technologies equipado con un sistema de adquisición de datos y equipo
para transferencia de datos a través de la red. Además, se dispone de una gran
variedad de accesorios para una mayor funcionalidad del simulador en tiempo real
tales como osciloscopios, generadores de funciones, tarjetas de adquisición de
datos, amplificadores, cables de instrumentación, etc. El equipo de simulación en
tiempo real permite a los profesores y estudiantes corroborar resultados de
modelos y algoritmos con la medición de señales reales a través de la interfaz de
salida.
Se cuenta también con estaciones de trabajo Lab-Volt para prueba de sistemas
eléctricos de potencia que incluyen líneas de transmisión, cargas pasivas,
transformadores de potencia, y motores y generadores eléctricos. Estos equipos
permiten construir redes eléctricas a escala con la finalidad de corroborar
resultados obtenidos mediante herramientas matemáticas.
Además, se tiene un banco de pruebas de motores/generadores para análisis
dinámicos de esquemas de generación, control de motores, estudios del efecto de
sistemas de generación no convencional, etc. También está disponible un equipo
para frenado y arranque de motor, módulo de gran utilidad para realizar pruebas
transitorias de la operación de un motor trifásico.
Existen también en la institución diversas salas de cómputo para todos los
estudiantes que cuentan con computadoras, impresoras y software, como se
puede ver en las Figuras 47 a la 54.
Figura 47. Equipos varios
Figura 48. Equipo de simulación
en tiempo real
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Figura 49. Prototipo con sensores de
medición
Figura 51. Equipo Lab-Volt de prueba
Figura 50. Equipos diversos
Figura 52. Equipo Lab-Volt de prueba
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Figura 53. Equipo de prueba de
motores/generadores
Figura 54. Equipo de prueba
Uso y mantenimiento
En espacios del posgrado, como aulas y laboratorios, priorizan el uso para
actividades donde están involucrados los estudiantes, como de los proyectos de
investigación y trabajos de tesis. Las actividades de vinculación que se llevan a
cabo en el posgrado también tienen prioridad en el uso de infraestructura.
El mantenimiento de los laboratorios se lleva a cabo con recursos de diversas
fuentes como: presupuesto de posgrado, presupuesto del Centro Universitario,
proyectos de investigación, entre otros. Con estos recursos se compran,
mantienen y reparan los equipos de todos los laboratorios con el fin de que los
usuarios siempre cuenten con estas herramientas y puedan desempeñar sus
labores académicas diarias. Además, estos recursos se usan para la adquisición
de materiales y consumibles de laboratorio.