Electrical and Electronics Commons^™

Exploring Gated Nanoelectronic Devices Fabricated From 1d And 2d Materials, Prathamesh A. Dhakras

Legacy Theses & Dissertations (2009 - 2024)

One and two dimensional materials are being extensively researched toward potential application as ultra-thin body channel materials. The difficulty of implementing physical doping methods in these materials has necessitated various alternative doping schemes, the most promising of which is the electrostatic gating technique due to its reconfigurability. This dissertation explores the different fundamental devices that can be fabricated and characterized by taking advantage of the electrostatic gating of individual single-walled carbon nanotubes (SWNTs), dense SWNT networks and exfoliated 2D tungsten diselenide (WSe2) flakes.

The Concept Of Substrate Integrated Circularly Polarized Horn Antennas, Venkata Naga Kalyan Ram Akunuru

All Graduate Theses, Dissertations, and Other Capstone Projects

In this thesis, a new type of Substrate Integrated Waveguide for Horn Antennas is proposed for implementing circularly polarization on printed circuit boards. E-plane type of circuits cannot be realized by the conventional substrate integrated waveguide. Substrate integrated E-plane waveguide consists of two circuit boards attached to each other by the two copper strips which are inserted in between two circuit boards, where plated through holes are penetrated through them along the transmission direction. The plated through holes and copper strips altogether played as side walls of a conventional waveguide to support longitudinal and vertical currents. Circular Polarization has its …

Vhf Transmitter Development For Wildlife Tracking, Bryan Westra

Masters Theses

Wildlife biologists often use collars with VHF transmitters to gather wildlife data. The purpose of this project is to determine the best approach to designing a wildlife tracking VHF transmitter on a Printed Circuit Board (PCB). A variety of frequency generation methods were considered for the transmitter, including transistor-based crystal oscillators and chip based solutions from the chip manufacturers Analog Devices and Silicon Labs. Prototypes of the feasible options were built and evaluated for cost, power consumption, efficiency, size, frequency range, signal bandwidth, and frequency stability. It was found that the Silicon Labs Si4010 chip was the best solution based …

การพัฒนาระบบวัดช่วงเวลาเดินทางผ่านของชีพจรสำหรับการประมาณค่าความดันโลหิตแบบไร้ปลอกแขน, ทิพย์นิรินทร์ วัจนะรัตน์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การวัดความดันโลหิตด้วยเครื่องวัดความดันแบบออสซิลโลเมตริกเป็นวิธีที่ถูกใช้งานในทางการแพทย์อย่างแพร่หลาย แต่ด้วยข้อจำกัดของการมีปลอกแขนทำให้ไม่สามารถใช้วัดความดันโลหิตในผู้ป่วยบางกลุ่มได้ งานวิทยานิพนธ์ฉบับนี้จึงมีจุดมุ่งหมายพัฒนาอุปกรณ์ต้นแบบในการบันทึกสัญญาณโฟโตเพลตทีสโมแกรม (PPG) 2 ช่องพร้อมกับสัญญาณคลื่นไฟฟ้าหัวใจ (ECG) เพื่อนำไปประมาณค่าความดันโลหิตแบบไร้ปลอกแขนด้วยเทคนิคการวัด pulse arrival time (PAT) เปรียบเทียบกับ pulse transit time (PTT) โดย PAT เป็นช่วงเวลาระหว่าง R-wave ของ ECG กับจุดยอดของ PPG ที่ปลายนิ้ว และ PTT เป็นช่วงเวลาระหว่างจุดยอดของ PPG ที่ข้อพับบริเวณข้อศอก กับ PPG ที่ปลายนิ้ว โดยให้อาสาสมัครจำนวน 5 คนออกกำลังกายเพื่อเพิ่มความดันโลหิตและวัดสัญญาณ ทั้งนี้ได้ออกแบบการทดลองและประเมินความแม่นยำภายใต้แนวทางของมาตรฐาน IEEE Std 1708™-2014 ผลการทดลองการประมาณค่าความดันโลหิตขณะหัวใจบีบตัว (SBP) พบว่า PAT มีแนวโน้มผกผันกับ SBP เป็นไปตามทฤษฎี ในขณะที่ PTT ไม่แสดงถึงความสัมพันธ์กับ SBP ที่ชัดเจน การประมาณค่าความดันโลหิตขณะหัวใจคลายตัว (DBP) ไม่แสดงถึงแนวโน้มความสัมพันธ์กับทั้ง PAT และ PTT ส่วนผลการทดลองประมาณค่า SBP ซ้ำภายใน 90 วันพบว่าเฉพาะ PAT มีความสามารถในการวัดซ้ำได้ดี โดยสรุปแล้ว PAT มีความสามารถในการประมาณค่าความดันโลหิต SBP แสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการพัฒนาระบบการวัดความดันโลหิตแบบไร้ปลอกแขนให้แม่นยำมากขึ้นเพื่อประยุกต์ใช้ในทางการแพทย์ในอนาคต

การพัฒนาระบบบริหารจัดการพลังงานภายในบ้านโดยใช้การเรียนรู้แบบถ่ายโอน, ปิยพัทธ์ ลีรักษาเกียรติ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ปัจจุบันเทคโนโลยีด้านการเรียนรู้ด้วยเครื่องถูกพัฒนาอย่างรวดเร็ว และมีประสิทธิภาพสูงขึ้นมาก เทคโนโลยีเหล่านี้เข้ามามีส่วนร่วมกับการใช้ชีวิตประจำวัน และถูกนำมาประยุกต์ใช้กับบ้าน หรือที่อยู่อาศัย เพื่อเพิ่มความปลอดภัย และอำนวยความสะดวกแก่ผู้อยู่อาศัย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การนำโครงข่ายประสาทเทียม (Neural Network) มาพยากรณ์พฤติกรรมการเข้าออกห้องของผู้อยู่อาศัย และควบคุมเครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้าน อย่างไรก็ตาม โครงข่ายประสาทเทียมสามารถเรียนรู้ และทำนายพฤติกรรมของผู้อยู่อาศัยได้เพียงพฤติกรรมเดียวเท่านั้น เมื่อโครงข่ายประสาทเทียมถูกนำไปพยากรณ์ผู้อยู่อาศัยใหม่ ซึ่งมีพฤติกรรมแตกต่างจากผู้อยู่อาศัยเดิม จะส่งผลต่อความถูกต้อง และความแม่นยำของค่าพยากรณ์ แม้ว่าปัญหาที่กล่าวมาข้างต้นสามารถแก้ปัญหาด้วยการเก็บข้อมูลผู้อยู่อาศัยใหม่ แต่การเก็บข้อมูลให้มากพอสำหรับสอนโครงข่ายประสาทเทียมอาจต้องใช้ระยะเวลานาน ดังนั้น วิทยานิพนธ์ฉบับนี้จึงนำเสนอระบบบริหารจัดการพลังงานภายในบ้าน (Home Energy Management System: HEMS) ที่มีราคาไม่สูงด้วยการนำโครงข่ายประสาทเทียมมาใช้ นอกจากนี้ยังนำการเรียนรู้แบบถ่ายโอน (Transfer Learning) ซึ่งเป็นเทคนิคที่สำคัญมาปรับปรุงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพแก่โครงข่ายประสาทเทียม ที่สามารถลดปริมาณข้อมูล และระยะเวลาสำหรับการสอนโครงข่ายประสาทเทียม ผลลัพธ์จากการทดลองพบว่า เมื่อโครงข่ายประสาทเทียมถูกปรับปรุงด้วยการเรียนรู้แบบถ่ายโอน ทำให้การทำนายพฤติกรรมการเข้าออกห้องของผู้อยู่อาศัยใหม่มีความแม่นยำ และถูกต้องมากยิ่งขึ้น ตามปริมาณข้อมูลที่สอนแก่โครงข่ายประสาทเทียม ค่าความถูกต้องมีค่าสูงสุดประมาณ 95% ด้วยการใช้ตารางความสัมพันธ์ระหว่างค่าพยากรณ์ และค่าจริง (Confusion Matrix) เป็นตัวชี้วัดประสิทธิภาพ ยิ่งกว่านั้น การควบคุมเครื่องใช้ไฟฟ้าด้วยค่าพยากรณ์จากโครงข่ายประสาทเทียมยังสามารถช่วยจำกัดการใช้พลังงานไฟฟ้าที่ไม่จำเป็น และลดค่าใช้จ่ายภายในบ้านแก่ผู้อยู่อาศัยได้อีกด้วย

การพยากรณ์กำลังผลิตไฟฟ้ารายภาคจากพลังงานแสงอาทิตย์โดยใช้โครงข่ายประสาทเชิงลึกร่วมกับการปรับจูนไฮเปอร์พารามิเตอร์, สุกฤษฎ์ ใจดี

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

เทคโนโลยีพลังงานปัจจุบันนำไปสู่การขยายตัวของโครงข่ายสมาร์ทกริดซึ่งเป็นผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในหลายแง่มุม เช่น การเพิ่มขึ้นของสัดส่วนพลังงานแสงอาทิตย์ ความก้าวหน้าระบบสำรองพลังงาน และความสมดุลระหว่างการผลิตและใช้พลังงาน เป็นต้น การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ส่งผลให้เกิดข้อดีหลายแง่มุม เช่น การผลิต การสำรอง และการใช้พลังงานภายในเน็ตเวิร์กเอง ดังนั้นโครงข่ายสมาร์ทกริดจึงไม่จำเป็นต้องพึ่งพาระบบจำหน่ายหลัก แต่อย่างไรก็ตามเน็ตเวิร์กส่วนใหญ่พึ่งพาพลังงานแสงอาทิตย์ซึ่งมีความผันผวนตามสภาพอากาศ ดังนั้นการมีระบบพยากรณ์จะช่วยรักษาเสถียรภาพของเน็ตเวิร์ก วิทยานิพนธ์ฉบับนี้จึงเสนอวิธีการพยากรณ์กำลังผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์โดยใช้โครงข่ายประสาทเทียมแบบวกกลับร่วมกับการปรับปรุงความแม่นยำในการพยากรณ์ด้วยเทคนิคต่างๆ ได้แก่ การปรับจูนไฮเปอร์พารามิเตอร์ การคัดเลือกตัวแปร การหาค่าเฉลี่ยเชิงพื้นที่ การหาค่าเฉลี่ยนเคลื่อนที่แบบเอกซ์โพเนนเชียลของความเข้มแสงอาทิตย์ และการเอนเซมเบิลค่าพยากรณ์พลังงานไฟฟ้าจากแต่ละแบบจำลอง ข้อมูลอินพุตสำหรับวิทยานิพนธ์ฉบับนี้ประกอบไปด้วย ข้อมูลจากแบบจำลองพยากรณ์อากาศและข้อมูลจากอุปกรณ์ตรวจวัด วิธีที่นำเสนอศึกษาแยกเป็น 2 กรณี ได้แก่ การพยากรณ์กำลังผลิตรวมของ 7 โรงไฟฟ้า การพยากรณ์พลังงานแสงอาทิตย์บนตึกภาควิชา ผลลัพธ์ที่ได้พบว่าแบบจำลองเอนเซมเบิลให้ค่าความผิดผลาดอยู่ที่ 6.94% RMSE ซึ่งลดลง 1.71% เมื่อเทียบกับแบบจำลองอินพุตที่ดีที่สุด เมื่อเราเปรียบชนิดของโหนดจาก GRU เป็น CuDNNGRU ค่า RMSE เพิ่มขึ้นน้อยกว่า 1% แต่เวลาในการฝึกสอนลดลงมากกว่าเท่าตัว

Reconfigurable Reflectarray Antennas With Bandwidth Enhancement For High Gain, Beam-Steering Applications, Michael Trampler

Electronic Theses and Dissertations

Reconfigurable reflectarrays are a class of antennas that combine the advantages of traditional parabolic antennas and phased array antennas. Chapter 1 discusses the basic operational theory of reflectarrays and their design. A review of previous research and the current status is also presented. Furthermore the inherent advantages and disadvantages of the reflectarray topography are presented. In chapter 2, a BST-integrated reflectarray operating at Ka band is presented. Due to the monolithic integration of the tuning element, this design is then extended to V band where a novel interdigital gap configuration is utilized. Finally to overcome loss and phase limitations of …

Sparse Signal Recovery Under Sensing And Physical Hardware Constraints, Davood Mardaninajafabadi

Electronic Theses and Dissertations

This dissertation focuses on information recovery under two general types of sensing constraints and hardware limitations that arise in practical data acquisition systems. We study the effects of these practical limitations in the context of signal recovery problems from interferometric measurements such as for optical mode analysis. The first constraint stems from the limited number of degrees of freedom of an information gathering system, which gives rise to highly constrained sensing structures. In contrast to prior work on compressive signal recovery which relies for the most part on introducing additional hardware components to emulate randomization, we establish performance guarantees for …

Frequency-Reconfigurable Microstrip Patch And Cavity-Backed Slot Espars, Wei Ouyang

Electronic Theses and Dissertations

Wireless communication systems have rapidly evolved over the past decade which has led to an explosion of mobile data traffic. Since more and more wireless devices and sensors are being connected, the transition from the current 4G/LTE mobile network to 5G is expected to happen within the next decade. In order to improve signal-to-noise ratio (SNR), system capacity, and link budget, beam steerable antenna arrays are desirable due to their advantage in spatial selectivity and high directivity. Electronically steerable parasitic array radiator (ESPAR) that can achieve low-cost continuously beamsteering using varactor diodes have attracted a lot of attention. This dissertation …

Mobility Management In 5g Heterogeneous Networks, Mohammad Arifin Rahman Khan

Theses: Doctorates and Masters

In recent years, mobile data traffic has increased exponentially as a result of widespread popularity and uptake of portable devices, such as smartphones, tablets and laptops. This growth has placed enormous stress on network service providers who are committed to offering the best quality of service to consumer groups. Consequently, telecommunication engineers are investigating innovative solutions to accommodate the additional load offered by growing numbers of mobile users.

The fifth generation (5G) of wireless communication standard is expected to provide numerous innovative solutions to meet the growing demand of consumer groups. Accordingly the ultimate goal is to achieve several key …

Networked Microgrid Optimization And Energy Management, Robert S. Jane

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Military vehicles possess attributes consistent with a microgrid, containing electrical energy generation, storage, government furnished equipment (GFE), and the ability to share these capabilities via interconnection. Many military vehicles have significant energy storage capacity to satisfy silent watch requirements, making them particularly well-suited to share their energy storage capabilities with stationary microgrids for more efficient energy management. Further, the energy generation capacity and the fuel consumption rate of the vehicles are comparable to standard diesel generators, for certain scenarios, the use of the vehicles could result in more efficient operation. Energy management of a microgrid is an open area of …

Optimal Power Flow Control Of Networked Dc Microgrids, Eddy H. Trinklein

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

The US military is moving toward the electrification of many weapon systems and platforms. Advanced weapon systems such as high energy radar, electro-magnetic kinetic weapons and directed energy pose significant integration challenges due to their pulsed power electrical load profile. Additionally, the weapons platforms, including ships, aircraft, and vehicles can be studied as a mobile microgrids with multiple generation sources, loads, and energy storage. There is also a desire to extend the mission profile and capabilities of these systems. Common goals are to increase fuel efficiency, maintaining system stability, and reduce energy storage size as typically required to enable pulsed …

Dual Graphene Patch Antenna For Ka Band Satellite Applications, Mohammed Amin Rabah, Mohammed Bekhti

International Journal of Aviation, Aeronautics, and Aerospace

Currently; grapheme offers a new opportunity to use in space technology and this is due to its amazing properties like conductivity, strength, flexibility and transparency which allows us to exploit new generation of ultra-fast nanoscale components; Since future wireless communication techniques are geared towards the use of the high frequency spectrum and many recent research prove this trend. This letter presents a proposal for design of a dual graphene-based antenna to use in new communication techniques in Ka band, where the proposed antenna can work for uplink and dowlink frequencies at same time since it has return loss less then …

Compact Broadband Triple-Ring Five-Port Reflectometer For Microwave Brain Imaging Applications, Toufiq Md Hossain, Mohd Faizal Jamlos, Mohd Aminudin Jamlos, Ping Jack Shoh, Siti Zuraidah Ibrahim, Muammar Mohamad Isa, Dominque M.M.-P. Schreurs, Adam Narbudowicz, Mohd Fairusham Ghazali

Articles

The broadband five-port refectometer (FPR) is proposed using a triple-ring based technique. The design introduces a tapering in the inter-ring transmission lines (TLs), which provides additional degrees of freedom for optimization and contributes to increased bandwidth. The miniaturization strategy allows incorporating the third ring without signifcant size increase. In addition, a method for expressing the effective physical dimension of a planar symmetric FPR is also presented in an easily comprehensible way, which can be implemented for other symmetric planar junctions with more than four ports. The proposed design comprises three concentric rings with phase-shifting arrangements between the inter-ring TLs and …

Straintronic Nanomagnetic Devices For Non-Boolean Computing, Md Ahsanul Abeed

Theses and Dissertations

Nanomagnetic devices have been projected as an alternative to transistor-based switching devices due to their non-volatility and potentially superior energy-efficiency. The energy efficiency is enhanced by the use of straintronics which involves the application of a voltage to a piezoelectric layer to generate a strain which is ultimately transferred to an elastically coupled magnetostrictive nanomaget, causing magnetization rotation. The low energy dissipation and non-volatility characteristics make straintronic nanomagnets very attractive for both Boolean and non-Boolean computing applications. There was relatively little research on straintronic switching in devices built with real nanomagnets that invariably have defects and imperfections, or their adaptation …

Recurrent Residual U-Net For Medical Image Segmentation, Md Zahangir Alom, Christopher Yakopcic, Mahmudul Hasan, Tarek M. Taha, Vijayan K. Asari

Electrical and Computer Engineering Faculty Publications

Deep learning (DL)-based semantic segmentation methods have been providing state-of-the-art performance in the past few years. More specifically, these techniques have been successfully applied in medical image classification, segmentation, and detection tasks. One DL technique, U-Net, has become one of the most popular for these applications. We propose a recurrent U-Net model and a recurrent residual U-Net model, which are named RU-Net and R2U-Net, respectively. The proposed models utilize the power of U-Net, residual networks, and recurrent convolutional neural networks. There are several advantages to using these proposed architectures for segmentation tasks. First, a residual unit helps when training deep …

A Survey Of Techniques For Mobile Service Encrypted Traffic Classification Using Deep Learning, Pan Wang, Xuejiao Chen, Feng Ye, Zhixin Sun

Electrical and Computer Engineering Faculty Publications

The rapid adoption of mobile devices has dramatically changed the access to various net- working services and led to the explosion of mobile service traffic. Mobile service traffic classification has been a crucial task that attracts strong interest in mobile network management and security as well as machine learning communities for past decades. However, with more and more adoptions of encryption over mobile services, it brings a lot of challenges about mobile traffic classification. Although classical machine learning approaches can solve many issues that port and payload-based methods cannot solve, it still has some limitations, such as time-consuming, costly handcrafted …

Impact On Distribution System Protection With The Integration Of Eg On The Distribution Network, Jane Courtney, Aaron Mcdonnell

Conference papers

A significant increase in EG connections on the distribution network over the past decade in Ireland has presented challenges to the Distribution System Operator (DSO). The connection of EG can cause co-ordination of Distance protection to be altered and has resulted in variations in short circuit levels. Multidirectional power flow has been introduced into a Distribution system that was not designed for the direction change in current flow. The impact of connecting EG to a typical 38 kV Distribution Network was demonstrated as part of this study. Increasing fault levels and protection co-ordination selectivity problems were identified when the network …

Automatic Range Finding Bow Sight, Garrett Gill, Dillon Denny, Cory Verba

Williams Honors College, Honors Research Projects

With the growing popularity of archery, a system designed to help an archer achieve the best shot possible becomes necessary. The Automatic Range Finding Bow Sight is a system that consists of a single pin sight controlled by a servo motor. The servo motor controls the sight pin by rotating a drive wheel that will move the pin up or down. The sight pin movement is based on a reading obtained by a built-in rangefinder and speed data input by the user. This data will then be compared to programmed lookup tables in order to find the appropriate pin position. …

The Ability For Investigators To Visible Identify And Interpret Damage To Electrical Conductors, Jacob Alan Graham Critchley

Online Theses and Dissertations

The intent of a fire investigations is to correctly interpret the damage in order to identify the cause responsible for the fire and potentially help prevent similar incidents in the future. According to current guidelines of fire scene processing, fire investigators can implement the procedure of arc mapping as a tool to assist in the determination of the fire’s progression and origin at a fire scene. To do this effectively requires the investigator to identify and correctly interpret the damage to electrical conductors as thermal melting (i.e, fire damage) or electrical activity. This study examined the ability of fire investigators …