Una empresa de tecnología está desarrollando un nuevo tipo de sensor acústico para sistemas de navegación y mapeo en vehículos autónomos. Este sensor utiliza principios de ondas mecánicas y movimiento ondulatorio para detectar obstáculos y mapear entornos. El desafío del equipo de ingeniería es diseñar un sensor que sea altamente sensible, preciso y eficiente en términos de consumo de energía.
El proyecto requiere una comprensión profunda de la física de las ondas mecánicas y su aplicación en sistemas electrónicos, considerando factores como la frecuencia de las ondas, la absorción y la reflexión de sonido.
Instrucciones:
A. Diseño y Sensibilidad del Sensor: ¿Cómo se pueden aplicar los principios de las ondas mecánicas para maximizar la sensibilidad y precisión del sensor? Explica los modelos para determinar la frecuencia óptima de operación y cómo afecta la absorción y reflexión del sonido en diferentes materiales.
B. Análisis de Interferencias y Ruido: Analiza cómo las interferencias externas (como el ruido ambiental) pueden afectar el rendimiento del sensor. Propón soluciones basadas en el movimiento ondulatorio para minimizar estos efectos.
C. Eficiencia Energética y Costos: Desarrolla un análisis que relacione la eficiencia energética del sensor con su costo de producción. ¿Cómo se pueden emplear los principios de ondas mecánicas para optimizar ambos aspectos?
Nombre actividad: Fundamentos y Aplicaciones de la Física Ondulatoria.
Resultados de Aprendizaje asociados:
Aplica fundamentos referentes a los movimientos ondulatorios, para generar propuestas de diseño de sistemas eléctricos y/o de control, integrándose activamente en equipos de trabajo

Aplicar los principios de las ondas mecánicas para maximizar la sensibilidad y precisión del sensor implica diseñar el sensor con una frecuencia de operación óptima que permita detectar con exactitud los obstáculos. Para determinar la frecuencia óptima, es necesario considerar la velocidad del sonido en los materiales utilizados y la naturaleza de los obstáculos a detectar. Además, es crucial comprender cómo la absorción y reflexión del sonido en diferentes materiales afecta la capacidad del sensor para detectar y mapear entornos. Se deben seleccionar materiales que minimicen la absorción y maximicen la reflexión del sonido, lo que mejorará la sensibilidad y precisión del sensor.

B. Análisis de Interferencias y Ruido:

Las interferencias externas, como el ruido ambiental, pueden afectar significativamente el rendimiento del sensor acústico. Para mitigar estos efectos, se pueden implementar técnicas de procesamiento de señales basadas en el movimiento ondulatorio. Por ejemplo, el uso de filtros adaptativos puede ayudar a filtrar el ruido no deseado y mejorar la detección de obstáculos. Asimismo, la implementación de algoritmos de cancelación de ruido basados en principios ondulatorios puede minimizar las interferencias externas y mejorar la precisión del sensor.

C. Eficiencia Energética y Costos:

Para optimizar la eficiencia energética y los costos de producción del sensor acústico, se pueden emplear los principios de ondas mecánicas para diseñar un sistema que requiera una menor cantidad de energía sin comprometer la sensibilidad y precisión. La optimización de la geometría y materiales del sensor, junto con la implementación de técnicas de reducción de energía en la electrónica de control, puede contribuir a mejorar la eficiencia energética. Además, la elección de materiales y componentes menos costosos, pero efectivos en la reflexión del sonido, puede ayudar a reducir los costos de producción sin comprometer la calidad y las capacidades del sensor.

Nombre de la actividad: Fundamentos y Aplicaciones de la Física Ondulatoria

Resultado de Aprendizaje asociado: Aplicar fundamentos referentes a los movimientos ondulatorios para generar propuestas de diseño de sistemas eléctricos y/o de control, integrándose activamente en equipos de trabajo.