Convertidor de asincronías y sincronías en estados binarios: Aplicaciones a señales cuadradas y analógicas no lineales Translated title: Asynchronous and synchronous converter in binary states: applications to square and nonlinear analog signals

Abstract

Resumen Con la finalidad de identificar la pérdida de sincronía en sistemas dinámicos se propone construir una señal de alerta binaria que, con sus estados lógicos, ayude a tomar medidas precisas de tolerancia o de abatimiento de esta deficiencia. En particular, en este trabajo se presenta un estudio experimental que consiste en detectar y evaluar, en tiempo real, las diferencias entre las señales producidas por sistemas dinámicos interconectados de manera unidireccional, para lo cual se considera la fase y los perfiles de amplitud de dichas señales, utilizando un análisis de envolvente particular y los programas DADiSP® y LabVIEW®. Las señales (sincronizadas) que se utilizan en este trabajo, se miden de maquetas de enseñanza que emulan el comportamiento de sistemas biológicos y caóticos. Específicamente, en este estudio se consideran un par de “luciérnagas electrónicas”, construidas con multivibradores estables opto-sincronizados, los cuales producen formas de onda cuadradas y también, “dos circuitos encriptadores caóticos de Lorenz”, cuyas señales son analógicas. Las condiciones de sincronía y asincronía se identifican por medio de una señal binaria con los estados lógicos 0 y 1, respectivamente. Para construir dicha señal, se necesita conocer: a) Los instantes en que se inician las diferencias o las asincronías, así como su duración, y b) Dónde se encuentran los puntos máximos de la señal de error y sus magnitudes. Por consiguiente, se utiliza una función envolvente particular producida por un filtro FIR promediador que, con un factor de suavizado positivo, exhibe gráficamente las magnitudes máximas de las asincronías y sus posiciones y con la ayuda de un comparador de umbral, se detectan los instantes de aparición y su duración. La señal resultante forma un ciclo de trabajo que se modula por la asincronía e indica el porcentaje de esta. El procedimiento propuesto se puede utilizar para validar las semejanzas o ataques en las tendencias de factores de cresta que son importantes para el cuidado de maquinaria industrial.

Translated abstract

Abstract This work proposes the design of an alert binary signal, which can be used in order to identify the loss of synchronization in dynamical systems. In particular, this paper presents an experimental study related to the detection and evaluation, in real time, of the differences between the signals produced by unidirectionally coupled systems by considering their phase and amplitude profiles, which are obtained using a particular envelope analysis and the DADiSP® and LabVIEW® software. The synchronized signals are obtained from educational experimental platforms, which emulate the dynamic behavior of biological and chaotic systems. Specifically, a pair of “electronic fireflies”, constructed with opto-synchronized astable multivibrators producing square signals are used, and also, a “pair of analog chaotic Lorenz encryptors” are considered. The synchronous and asynchronous conditions are identified by means of a binary signal with logic states 0 and 1, respectively. In order to construct this signal, it is necessary to know: a) the instants at which the differences and asynchronies take place and its duration, and b) the location of the maxima of the error signal and its magnitudes. Therefore, an averaging FIR filter with an appropriate smoothing factor is used for graphically computing the envelope and the maxima of the asynchronies and, by using a threshold comparator, the corresponding instants and durations are obtained. The resulting signal contains a duty cycle, which is modulated by the asynchrony and gives an indication about its asynchrony percentage. The proposed procedure can be used to validate similarities or attacks on the peak factor trends, which are important for the care and monitoring of industrial machinery.