Implementación de un banco de pruebas de bajo costo para la realización de prácticas remotas en Electrónica de Potencia, enfocado hacia IoT y utilizando código abierto

En este trabajo se desarrolló un banco de pruebas para prácticas remotas en el ámbito de electrónica de potencia. El sistema amplía la cobertura para los estudiantes que no pueden participar presencialmente y está enfocado a mejorar su atención. Además, el dispositivo se diseñó para mitigar los ries...

Full description

Autores:
Díaz Carmona, Sergio Andrés
Tipo de recurso:
Fecha de publicación:
2025
Institución:
Universidad de Antioquia
Repositorio:
Repositorio UdeA
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:bibliotecadigital.udea.edu.co:10495/46216
Acceso en línea:
https://hdl.handle.net/10495/46216
Palabra clave:
Internet of things
Internet de los objetos
Open source software
Software libre
Electrónica de potencia
Power electronics
Laboratorios - equipo y accesorios
Laboratories - apparatus and supplies
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description En este trabajo se desarrolló un banco de pruebas para prácticas remotas en el ámbito de electrónica de potencia. El sistema amplía la cobertura para los estudiantes que no pueden participar presencialmente y está enfocado a mejorar su atención. Además, el dispositivo se diseñó para mitigar los riesgos de las prácticas de laboratorio. La implementación del sistema se ejecutó mediante software de código abierto y dispositivos orientados al Internet de las Cosas (IoT). La selección de componentes y equipos se realizó de manera cuidadosa, considerando criterios como óptimo desempeño, versatilidad, confiabilidad, bajo costo, disponibilidad y facilidad de adquisición (según el mercado). El estudiante accede al banco de pruebas a través de una plataforma web que le permite la autenticación mediante un nombre de usuario y una contraseña. La aprobación de un breve examen de conocimientos previos habilita el acceso a uno de los tres módulos de práctica disponibles: control por fase, control de velocidad de un motor DC mediante la técnica de PWM y un convertidor DC-DC de tipo Buck. La plataforma se comunica a través de un servicio IoT con un servidor local implementado en un microcomputador de bajo costo que utiliza un sistema operativo de distribución libre; este a su vez está conectado a una tarjeta maestra que se encarga de comunicarse con los módulos de cada práctica, enviando los datos correspondientes para el ajuste de los parámetros inherentes a la práctica, así como la visualización en tiempo real de las variables asociadas. El diseño de este banco de pruebas se caracteriza por su arquitectura abierta y escalable, lo que significa que está preparado para integrar nuevos módulos y tecnologías a medida que los cursos y las necesidades educativas evolucionan. Esta flexibilidad permite una adaptación del sistema para prácticas remotas en laboratorios de diversos cursos relacionados con la electrónica.
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La implementación del sistema se ejecutó mediante software de código abierto y dispositivos orientados al Internet de las Cosas (IoT). La selección de componentes y equipos se realizó de manera cuidadosa, considerando criterios como óptimo desempeño, versatilidad, confiabilidad, bajo costo, disponibilidad y facilidad de adquisición (según el mercado). El estudiante accede al banco de pruebas a través de una plataforma web que le permite la autenticación mediante un nombre de usuario y una contraseña. La aprobación de un breve examen de conocimientos previos habilita el acceso a uno de los tres módulos de práctica disponibles: control por fase, control de velocidad de un motor DC mediante la técnica de PWM y un convertidor DC-DC de tipo Buck. La plataforma se comunica a través de un servicio IoT con un servidor local implementado en un microcomputador de bajo costo que utiliza un sistema operativo de distribución libre; este a su vez está conectado a una tarjeta maestra que se encarga de comunicarse con los módulos de cada práctica, enviando los datos correspondientes para el ajuste de los parámetros inherentes a la práctica, así como la visualización en tiempo real de las variables asociadas. El diseño de este banco de pruebas se caracteriza por su arquitectura abierta y escalable, lo que significa que está preparado para integrar nuevos módulos y tecnologías a medida que los cursos y las necesidades educativas evolucionan. Esta flexibilidad permite una adaptación del sistema para prácticas remotas en laboratorios de diversos cursos relacionados con la electrónica.In this work, a test bench was developed for remote practices in the field of Power Electronics. The system extends coverage for students who cannot participate in person and is focused on improving their attention. In addition, the device was designed to mitigate the risks of laboratory practices. The system implementation was executed using open source software and Internet of Things (IoT) oriented devices. The selection of components and equipment was done carefully, considering criteria such as optimal performance, versatility, reliability, low cost, availability and ease of acquisition (according to the market). The student accesses the test bench through a web platform that allows authentication through a username and password. Passing a short knowledge test enables access to one of the three available practice modules: phase control, speed control of a DC motor using the PWM technique and a DC-DC buck converter. The platform communicates through an IoT service with a local server implemented in a low-cost microcomputer using a freely distributed operating system; this in turn is connected to a master card that communicates with the modules of each practice, sending the corresponding data for the adjustment of the parameters inherent to the practice, as well as the real-time display of the associated variables. The design of this test bench is characterized by its open and scalable architecture, which means that it is prepared to integrate new modules and technologies as courses and educational needs evolve. This flexibility allows the system to be adapted for remote practice in laboratories of various electronics-related courses.Laboratorios remotosCOL0010477MaestríaMagíster en Ingeniería106 páginasapplication/pdfspaUniversidad de AntioquiaMaestría en IngenieríaMedellín, ColombiaFacultad de IngenieríaCampus Medellín - Ciudad UniversitariaInternet of thingsInternet de los objetosOpen source softwareSoftware libreElectrónica de potenciaPower electronicsLaboratorios - equipo y accesoriosLaboratories - apparatus and supplieshttp://id.loc.gov/authorities/subjects/sh2013000266http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh99003437Implementación de un banco de pruebas de bajo costo para la realización de prácticas remotas en Electrónica de Potencia, enfocado hacia IoT y utilizando código abiertoTrabajo de grado - Maestríahttp://purl.org/redcol/resource_type/TMTexthttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcceinfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/draftinfo:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2PublicationORIGINALDiaz_Sergio_2025_prácticas_remotas_IoT.pdfDiaz_Sergio_2025_prácticas_remotas_IoT.pdfTesis de maestríaapplication/pdf3587627https://bibliotecadigital.udea.edu.co/bitstreams/d4c5d50f-ec69-4268-84bf-6ff3568c3867/download96bc9c93fde1f1e57d0f520148dd91aeMD53trueAnonymousREADLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-814837https://bibliotecadigital.udea.edu.co/bitstreams/d8db3f19-1338-4079-b0cb-ebd5517ee8f4/downloadb76e7a76e24cf2f94b3ce0ae5ed275d0MD52falseAnonymousREADTEXTDiaz_Sergio_2025_prácticas_remotas_IoT.pdf.txtDiaz_Sergio_2025_prácticas_remotas_IoT.pdf.txtExtracted 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