Velada astronómica en Atlihuetzía

El viernes pasado estuvimos en el jardín de niños Guadalupe Bernal de Cuellar en Atlihuetzía, Tlaxcala llevando el planetario móvil y algunos telescopios. Por primera vez en los años que llevo haciendo divulgación científica con el INAOE trabajé con niños de preescolar; algo que había estado esperando porque fue durante esta época cuando creció mi gusto por la ciencia. Fue muy gratificante escuchar los comentarios de los niños después de darles una pequeña charla dentro del planetario inflable proyectando Stellarium con un espejo esférico. Me agradó mucho ver también el concurso de trajes espaciales organizado por la escuela. Felicito enormemente la labor de los profesores de este kinder, me encantaría ver a todo el país haciendo lo mismo. La etapa preescolar es muy importante para el nacimiento de una vocación científica y es la más descuidada por los divulgadores en Puebla.

Adquisición de Señales Mioeléctricas (EMG)

La electrónica médica es un área a la que personalmente siempre he rehuido. Sin embargo esta práctica para la materia Procesamiento Digital de Señales me ha reconciliado bastante con esta ciencia. No pretendo hacer un reporte completo en esta entrada, pero si describir todo lo relevante al circuito y a la adquisición por la PC para que este interesante experimento pueda realizarse por otros estudiantes. Este es el circuito utilizado:

El amplificador de instrumentación es algo difícil de encontrar en México pero puede comprarse en linea en Newark, el envío es gratis y demora unos 4-6 días. Si viven en CDMX, pueden comprarlo en AG Electrónica. Para el filtrado posterior se considera únicamente el rango de frecuencias de 50 - 500 Hz, eliminando la componente de ruido de 60 Hz del suministro eléctrico. Para implementar los filtros se puede usar un TL084, LM348 o un LM224 aunque lo ideal es pedir dos opamp's de baja distorsión OPA2604 para reducir el ruido en la señal. V+ y V- van conectadas a 5V y -5V respectivamente. Si quieres hacer pruebas en tu casa y no cuentas con fuentes de laboratorio puedes hacer un arreglo de dos baterías de 9V reguladas con un 7805 y un 7905 (-5V).

Hay dos maneras de adquirir los datos a la PC: vía serial (Con Arduino o un PIC) o usando SoundcardScope a través de la tarjeta de audio. Si vas a utilizar esta última opción, es necesario mapear la señal de +/-5V a +/- 1V. Para esto debes usar el siguiente circuito divisor de voltaje en la salida del filtro de Notch (antes del rectificador de precisión):

Nota: la resistencia de 13K en el filtro de Notch es obligatoria, quiero decir que no puede ser sustituida por un valor comercial cercano. Será necesario utilizar un trim-pot.

Nota 2: El electródo de referencia va en en la muñeca o el codo.

Update: Este filtro de Notch funciona mucho mejor

A veces, emborrachados por los descubrimientos y logros incesantes de la ciencia moderna, de forma inconsciente, guiados por el hecho de que el conocimiento es generado cada día, nos vemos secretamente guiados a “sentir” que la realidad se fabrica en ese momento. Como si el ‘top quark’ no hubiera existido hasta su descubrimiento. Como si la curvatura del espacio-tiempo no hubiera existido en la época de Euclides. Como si la naturaleza cuántica de la fotosíntesis no hubiera sido. Un algo simplemente inexistente.

Lo maravilloso, lo sorprendente es que siempre han sido. Pero no solo ellos, sino todo conocimiento futuro. Toda base del conocimiento futuro que pueda existir alguna vez. Todo cuanto es posible expresar como tal. Todo ello, lo inimaginable, lo lejano y lo cercano, el borde mismo del Universo, existe.

http://esceptica.net/

Revolución

Hace poco edité un cartel facebuquero con el título "Libros recomendados para entender cómo hacer una revolución". La corta lista de 3 libros la tomé del video  Revolution: An Instruction Manual: "From Dictatoship to Democracy" de Gene Sharp, una guía corta sobre procedimientos de resistencia civil  que puede leerse en una sola tarde , "The Crawl" y "The Psychology of Revolution" de Gustave Le Bon. Publiqué el cartel en una página de divulgación científica que mantengo junto con los enlaces las ediciones digitales en español de los 3 libros. Más por curiosidad de experimento social que de "sed revolucionaria" envíe un enlace al cartel con un breve texto a todas las páginas de "revos" que puede encontrar. Sólo una se interesó por la publicación y dio un share que se perdió entre memes de EPN. Más de uno me ha mirado con desaprobación al oírme decir que los adolescentes y adultos jóvenes de este país no quieren realmente un país mejor sino que disfrutan la catarsis del desprecio al símbolo opresor.  

Interrupciones externas con PIC18f4550 en MikroC

[Update: El 4550 ya es un poco viejo. ¿No quieres echarle un ojo al 45K50?]

La mayoría de los tutoriales que hay en internet sobre interrupciones en microcontroladores parecen decirnos todo lo que ya sabemos excepto lo que realmente necesitamos. Por esta razón no vamos a tratar aquí las generalidades del proceso. El mejor consejo que puede darse para ser un buen programador de microcontroladores es confiar en la hoja de especificaciones del dispositivo más que en cualquier tutorial. Muchos de los proyectos disponibles en la web son un horrible copy & paste de segmentos de códigos que le funcionaron al programador en otros casos y le fue más sencillo adaptarlos a nuevos propósitos. Muchos de estos programas están repletos de lineas innecesarias y algoritmos innecesariamente complejos que sólo asustan a los que apenas se aventuran en el mundo de los microcontroladores. Si realmente se entiende el funcionamiento, limitaciones y ventajas del PIC en cuestión, la programación simplemente "fluirá" de las manos. Si uno se acostumbra a usar la hoja de especificaciones se podrá adaptar cualquier buen tutorial a un PIC diferente al utilizado en el tutorial. Comencemos...

Registros

Un microcontrolador es, en un sentido estricto, una computadora y hará lo que le ordenes. Los registros nos sirven para configurar la funcionalidad del dispositivo; lo que queremos que se habilite o deshabilite y como queremos que se comporte. Así mismo nos permite saber las cosas se ejecutaron como se ordenaron por medio de banderas (flags). Para el 18F4550 tenemos tres registros de control de interrupciones: INTCON, INTCON2 e INTCON3. Para más detalles pueden revisar la data. Aquí entraremos directo a un ejemplo sencillo:

Ejemplo Encender un LED con un flanco de bajada y apagarlo con un flanco de subida en INT0

Esto, por supuesto, podemos hacerlo sin utilizar interrupciones, pero el punto aquí es visualizar el funcionamiento de estas. Bien entendido, puede utilizarse este ejemplo para hacer cosas más interesantes como un frecuenciometro, medidor de rpm's o cualquier cosa por la que hayan llegado aquí.

Primero, definamos que es lo queremos hacer.

1. Queremos que haya una bandera que se active cuando INT0 se interrupa en flanco de subida.
2. Queremos que la misma bandera se limpie y se vuelva a activar pero con un flanco de bajada.
3. Finalmente queremos utilizar este proceso para hacer algo útil.

Bien, primero entonces debemos modificar los registros correspondientes. Necesitamos una línea que habilite la interrupcion externa por INT0

INTCON.INT0IE = 1; // Interrupción externa INT0 habilitada

...otra línea que habilite todas la interrupciones de manera que nuestro vector de interrupción se ejecute continuamente

INTCON.GIE = 1;   // Habilita todas las interrupciones

...y otra que habilite (inicialmente) el disparo de la bandera por flanco de subida

INTCON2.INTEDG0 = 1; // INT0 en flanco de subida

Esta última linea modifica un bit del registro INTCON2. Como las 2 primeras lineas modifican bits del mismo registro, podríamos reducirlas a una sola linea igualando todo el registro al valor del byte deseado. Pero para fines didácticos lo dejaremos así. Bien, lo que sucederá hasta este punto en el programa será que cuando haya un cambio de bajo a alto en RB0 (INT0) la bandera INT0IF, que está en el registro INCON, cambiará a uno y se quedará en ese estado hasta que resetee vía software.
 
Rutina de interrupción

void interrupt(){

  -Instrucciones-

}

Al leer esta rutina, el compilador sabrá que deberá escribir esas lineas de código en el espacio de memoria llamado vector de interrupción. Puesto que se habilitó el bit GIE del registro INCON, no será necesario llamar a "interrupt" desde "main" como normalmente se haría en lenguaje C. Para este ejemplo requerimos que nuestra rutina de interrupción envíe un '1' a RD0 después de detectar un flanco de subida y un '0' al detectar un flanco de bajada. Para esto necesitamos una variable que llamaremos flagFlanco y otra LED que contendrá el estado del puerto. El código completo nos queda:

int LED = 0;
bit flagFlanco; // Las variables de este tipo no pueden 
                // inicializarse (0 por default)    

void interrupt(){

  if(INTCON.INT0IF == 1){

   flagFlanco = ~flagFlanco;
   INTCON.INT0IF = 0; // Limpiar bandera de INT0

   }

   if( flagFlanco == 1 ){

   LED = 1;
   INTCON2.INTEDG0 = 0; //INT0 en flanco de bajada
    }

  else {

   LED = 0;
   INTCON2.INTEDG0 = 1; // INT0 en flanco de subida
   }
}

void main() {

ADCON1 |= 0x0F;
CMCON |= 7;

INTCON.INT0IE = 1; // Interrupción externa INT0 habilitada
INTCON.GIE = 1; // Habilita todas las interrupciones
INTCON2.INTEDG0 = 1; // INT0 en flanco de subida
TRISD = 0x00; // Puerto D como salidas

//TMR0 activado, prescaler 1:2
T0CON = 0b10000000;

  while(1) {

   PORTD.F0 = LED;

  }

}

Mapa celeste del cometa ISON desde México

Animación del 10 al 25 de diciembre del 2013 a las 6:00 AM

Vía Ciencia y Letras

« L'absence est à l'amour, ce qu'est au feu le vent ; il éteint le petit, il allume le grand. »

- Roger Bussy-Rabutin

Detector de similitud de imagenes

Es muy útil poder cuantificar la similitud entre dos imagines para todo sistema de visión por computadora. Uno de los algoritmos más utilizados por su sencillez y efectividad es el Coeficiente de Correlación de Pearson. Si consideremos a una imagen digital como una muestra de datos de un evento "aleatorio", podemos reescribir el coeficiente de la siguiente forma:

donde el numerador representa a la covariancia de los datos (valores de los pixeles) de la imagen A y B y el denominador es el producto de la desviación estándar de los datos de la imagen A por la desviación estándar de los de la imagen B. Podemos implementar un detector de similitud en Matlab. Antes, hay que mencionar algunas características de la función cov(). Supongamos que tenemos dos conjuntos de datos:

x = [ 1 3 4 6 7 4];

y = [ 6 7 1 4 9 8];

Si queremos obtener la covariancia entre ambos conjuntos utilzando cov(x,y), lo primero que hará la función es concatenar ambos vectores de la siguiente manera:

 [x     y ]

1     6

3     7

4     1

6     4

7     9

4     8

La función cov() dará como resultado una matriz donde la posición (1,1) es la covarianza de la primer columna consigo misma, (1,2) es la covarianza de la primera con la segunda, (2,1) la segunda con la primera y (2,2) la segunda consigo misma:

>> cov(x,y)

ans =

    4.5667    0.8333
    0.8333    8.5667

En este caso las únicas posiciones que nos interesan son la (1,2) o la (2,1). Conociendo este detalle podemos implementar sin problemas un algoritmo de detección de similitud de la siguiente forma:

% Carga de imagenes
I = imread('dali.jpg');
I2 = imread('dali6.jpg');

subplot(1,2,1),imshow(I),title('Imagen A')
subplot(1,2,2), imshow(I2),title('Imagen B')

% Conversion a escala de grises y escalamiento
Is = rgb2gray(I);
[n m] = size(Is);
I2 = imresize(I2,[n m]);
I = rgb2gray(I);
I = double(I);
I2 = rgb2gray(I2);

% Cambio de forma matricial a vector y cambio de formato
Ir = reshape(I, [1 numel(I)]);
Ir = double(Ir);
Ir2 = reshape(I2, [1 numel(I2)]);
Ir2 = double(Ir2);

% Cálculo del CCP
Sx = std(Ir);
Sy = std(Ir2);
Cxym = cov(Ir,Ir2);
Cxy = Cxym(2,1);
p = Cxy/(Sx*Sy)

if p > 0.7
   
    disp('La imagen es la misma')
   
else
   
    disp('Las imagenes son diferentes')
   
end

S.

Pareciera ser el caso de que últimamente sólo escribo de mi vida cuando algo anda mal o estoy enojado. ¿Por qué no estoy escribiendo cuando siento que cada cosa en la tierra me sonríe? Nunca había tenido tan cerca de mi vida a una mujer tan perfecta. Puede interpretarse la palabra “perfecta” como la ausencia de defectos. Quizá por mis inevitables analogías de ingeniería prefiero usar el adjetivo “ideal” para tal fin. Al decir perfecta, en mi contexto, no me refiero a una mujer libre de defectos, sino a una mujer que dispara y desborda mis emociones de formas inexplicables como si tuviera marcado dentro de mi mente un margen entre lo común y lo extraordinario.

Contador de objetos con webcam en Matlab

El programa es muy similar al contador de objetos dibujados en un archivo JPG como el de la entrada anterior:

winvid = videoinput('winvideo',1,'YUY2_320x240'); % Probablemente tengas que ajustar esta linea a tu webcam
capt1 = getsnapshot(winvid);

img = rgb2gray(capt1);
bin = img <= min(min(img))+20;

%filtro antiruido tomado de Floydbot
magic=strel('square', 2);
binf=imerode(bin, magic);

cen = regionprops(binf,'centroid'); % Calculo de centroides
num = numel(cen); % Conteo de centroides

El archivo .fig y .m vienen en la carpeta que pueden descargar en el siguiente enlace:

Descargar