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Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Biomédica, 2021. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). A eletromiografia de superfície é uma técnica amplamente utilizada nas ciências da saúde que permite o estudo de sinais advindos dos músculos de modo não invasivo. Tal técnica é extremamente promissora, visto que seu uso permite desde análises de movimento e auxílio ao diagnóstico de doenças até controle de próteses ativas. Por outro lado, também se trata de uma técnica que requer equipamentos pouco acessíveis, devido ao seu alto grau de refinamento e alto custo, fatos que aumentam a barreira de entrada para novos grupos que a desejem estudar. Assim, um dispositivo acessível, com o projeto disponibilizado publicamente, capaz de ser modificado (ou mesmo construído) pelos próprios pesquisadores e que seja capaz de coletar sinais de forma sem fio seria de grande valia para a comunidade acadêmica. Deste modo, este trabalho realizou a construção de tal dispositivo, bem como sua comparação com um dispositivo considerado como estado da arte para aquisição de sinais de eletromiografia de superfície, o Delsys Bagnoli-2 EMG System. Para esse fim, foram realizadas coletas de sinais, bem como a análise das interferências em seus respectivos espectros, das relações sinal-ruído e comparação de suas especificações, além da escrita de diversos programas para seu controle, configuração e uso e desenvolvimento de esquemático para padronizar seu projeto. Surface electromyography is a technique widely used in the health sciences which allows the study of signals coming from the muscles in a non-invasive way. Such technique is extremely promising, since its adoption allows uses from movement analysis and aided diagnosis of diseases to active prostheses control. On the other hand, it is also a technique that requires hard-to-obtain equipment, due to its high degree of refinement and high cost, facts that increase the entry barrier for new groups that want to study it. Thus, an accessible device, with a project made available publicly, capable of being modified (or even built) by the researchers themselves, and that is able to collect signals wirelessly would be of great value to the academic community. Hence, this work carried out the construction of such a device, as well as its comparison with a device considered as the state of the art for acquiring surface electromyography, the Delsys Bagnoli-2 EMG Sys- tem. Along these lines, signal acquisitions were made, in addition to the analysis of the interferences in their respective spectra, the analysis of the signal-to-noise ratios and the comparison of their specifications, in addition to writing several programs for its control, configuration, and use, and a schematic to standardize the project.

Trabalho não financiado por agência de fomento, ou autofinanciado Sistemas de detecção de eventos biológicos são essenciais para o entendimento e monitoramento de interações moleculares. Dentre as tecnologias de detecção, comumente usadas, as baseadas em ressonância de Plasmons de Superfície (SPR) ganham destaque devido a sua alta sensibilidade. A instrumentação de sensores SPR exige componentes ópticos, eletrônicos, fluídicos e mecânicos, cuidadosamente posicionados para a correta excitação do fenômeno. Normalmente, estes componentes são rearranjados em posições fixas. Eventuais ajustes são realizados de maneira manual, de modo a ajustar o sensor para que funcionem sempre em uma mesma condição de uso. Além disso, muitos sensores contam com instrumentação volumosa e procedimentos caros, exigindo operadores bem treinados e infraestrutura avançada de laboratório para ajustes dos componentes. O biochip PPBIO possibilita o desenvolvimento de sensores SPR de forma prática, menos complexa, evita-se a necessidade de elementos mecânicos rotacionais. Todavia, as estruturas para esse biochip também são baseadas em componentes com posições fixas. Este trabalho busca realizar análises mais rápidas em relação a plataforma mecânica, otimizando o processamento e a aquisição de dados. Os resultados obtidos, por meio da análise entre a curva teórica e experimental, permitiram concluir que quanto mais acentuada e profunda a curva SPR melhor acoplamento óptico e, consequentemente, melhor o fenômeno SPR. Possibilitaram analisar a largura da curva SPR, concluindo-se que quanto mais acentuada, maior a precisão de detecção e melhor acoplamento óptico; e quanto menor a largura, melhor a sensibilidade, consequentemente, melhor o fenômeno SPR. Dessa forma, a plataforma automatizada, como contribuição científica, tem aplicação para operar no modo de interrogação angular, pois fornece um melhor alinhamento do acoplamento óptico. Tendo como uma das vantagens da plataforma, a não necessidade do uso sistemas rotacionais, a redução do efeitos térmicos capaz de evitar leves distorções no caminho óptico, gerando uma melhor resposta, estabilidade, sensibilidade com boa repetitividade e maior precisão da curva SPR Biological event detection systems are essential for understanding and monitoring molecular interactions. Among the detection technologies, commonly used, those based on Surface Plasmon Resonance (SPR) stand out due to their high sensitivity. The instrumentation of SPR sensors requires optical, electronic, fluidic and mechanical components, carefully positioned for the correct excitation of the phenomenon. These components are normally rearranged in fixed positions. Any adjustments are made manually, in order to adjust the sensor so that they always work in the same condition of use. In addition, many sensors have bulky instrumentation and expensive procedures, requiring well-trained operators and advanced laboratory infrastructure for component adjustments. The PPBIO biochip makes it possible to develop SPR sensors in a practical, less complex way, avoiding the need for rotational mechanical elements. However, the structures for this biochip are also based on components with fixed positions. This work seeks to perform faster analysis in relation to the mechanical platform, optimizing data processing and acquisition. The results obtained, through the analysis between the theoretical and experimental curve, allowed to conclude that the more accentuated and deep the SPR curve, the better optical coupling and, consequently, the better the SPR phenomenon. They made it possible to analyze the width of the SPR curve, concluding that the more pronounced, the greater the detection precision and the better optical coupling; and the smaller the width, the better the sensitivity, consequently, the better the SPR phenomenon. Thus, the automated platform, as a scientific contribution, has application to operate in the angular interrogation mode, as it provides a better alignment of the optical coupling. Having one of the advantages of the platform, the temperature control, able to avoid slight distortions in the optical path

São Cristóvão, SE

Knowledge of the soil thermal characteristics is indispensable for dimensioning geothermal exchangers for air conditioning or yet to decrease their electric consumption. The present thesis evaluates the geothermal potential of generic soils by determining some thermal characteristics through a practical methodology, control automation and data acquisition resources in order to provide subsidies to establish the dimensions and capacity required of the heat exchangers to allow them a continuous operation. In order to evaluate the efficiency of the proposed methodology was installed in the experimental area of the Center of Excellence in Energy and Power Systems (CEESP), at the UFSM Campus in Santa Maria - RS, a set of heat exchangers placed underground in different depths. For the acquisition of data, two probes were specially developed with digital temperature sensors to be installed underground. The first 0.5 meter probe was used to measure the most superficial temperatures occurring in the soil to detect the daily temperature variations. The probe consists of 5 temperature sensors to perform measurements at 0.1 m intervals. The second probe monitored the temperature variations in the soil up to the depth of 5 meters, being composed of 11 sensors arranged 0.5 in 0.5 meters from the surface. Experiments were also conducted with a heat exchanger installed 5 meters deep, using a microcontrolled hydraulic pump, water flow and temperature sensors. The results showed that the values of thermal diffusivity found in the analysis of annual cycles are consistent with those found in the annual cycles, differentiated by the moisture content in the vertical profile. O conhecimento das características térmicas do solo é indispensável para o dimensionamento de trocadores geotérmicos utilizados na climatização de ambiente e consequente diminuição no consumo de energia elétrica em equipamentos de ar condicionado. A presente tese tem como objetivo principal a avaliação do potencial geotérmico de solos genéricos através da determinação das suas características térmicas. Para isto é usada uma metodologia prática e recursos de controle, automação e aquisição de dados para fornecer subsídios ao estabelecimento das dimensões e da capacidade térmica necessária para os trocadores de calor atuar de forma contínua. Para avaliar a eficiência da metodologia proposta foi instalado na área experimental do Centro de Excelência em Energia e Sistemas de Potência (CEESP), no Campus da UFSM em Santa Maria – RS, um conjunto de trocadores de calor colocados no subsolo a diferentes profundidades. Para a aquisição da variaç foram instaladas no solo duas sondas com sensores digitais de temperatura desenvolvidas especialmente para este propósito. A primeira sonda com 0,5 metro foi usada para a medição das temperaturas mais superficiais que ocorrem no subsolo detectando as variações diárias de temperaturas. Esta sonda é composta de 5 sensores de temperatura que podem realizar medições em intervalos de 0,1 em 0,1 metro. A segunda sonda monitorou as variações de temperatura no solo até a profundidade de 5 metros e é composta de 11 sensores dispostos de 0,5 em 0,5 metro desde a superfície. Também foram feitos experimentos com um trocador de calor instalado a 5 metros de profundidade utilizando uma bomba hidráulica microcontrolada e sensores de fluxo e de temperatura. Os resultados demonstraram que os valores da difusividade térmica encontrados na análise dos ciclos diários são coerentes com as encontradas nos ciclos anuais, diferenciando-se pelo teor de umidade no perfil vertical.

Este trabalho apresenta dois novos métodos para a prevenção e identificação de falhas provocadas por curto entre os trilhos ou ruptura dos mesmos em circuitos de via de ferrovias. Um dos métodos (LFCDV - Localizador de Falhas em Circuito de Via) visa identificar e localizar falhas em circuitos de via ocasionadas por pontos de baixa impedância entre trilhos, ou por trilhos rompidos, sendo baseado na técnica de reflectometria no domínio da frequência. O segundo método (MPCDV - Medição Preventiva em Circuito de Via) abordado visa a monitoração da impedância entre os trilhos da via de forma a permitir a realização de manutenções preventivas no Circuito de Via (CDV). Dois sistemas de instrumentação foram desenvolvidos especificamente para a validação dos métodos propostos através de testes em campo na malha ferroviária da MRS logística. Os testes mostraram que o LFCDV é capaz de identificar problemas no CDV e localizar com boa exatidão os pontos de baixa impedância entre os trilhos. Já em relação ao MPCDV, os testes mostraram a capacidade do sistema em identificar pontos de baixa impedância entre trilhos com valores de até 9,3 , ou seja, um valor muito superior ao de 0,1 que deve ocupar o CDV, demonstrando a validade do método proposto e de sua implementação. This work presents two new methods for the prevention and identification of failures caused by short-circuit between rails or breakage of them in Railway Track Circuits (in portuguese is Circuito de Via - CDV). One of the methods (Railway Track Circuit Fault Locator, LFCDV - in portuguese is Localizador de Falhas em Circuito de Via) aims to identify and locate faults in track circuits caused by low impedance points between rails, or broken rails, and is based on the frequency domain reflectometry technique. The second method (Preventive Measurement in Railway Track Circuit, MPCDV - in portuguese is Medição Preventiva em Circuito de Via) was developed to measure the impedance between rails along a rail network in order to identify low impedance points preventively. Two instrumentation systems were developed specifically to validate the proposed methods through field tests in the MRS logistics network. The tests showed that the LFCDV method is able to identify problems in the CDV and to locate them with good accuracy. Regarding the MPCDV method, the tests showed its ability to identify low impedance points for values up to 9.3 , that is, a value much higher than the 0.1 used as an upper limit to detect when a railway section is not available for traffic, demonstrating the validity of the proposed method and its implementation.

Submitted by Aglair Aguiar (aglair@ct.ufrj.br) on 2019-09-10T17:11:36Z No. of bitstreams: 1 882181.pdf: 2880038 bytes, checksum: fb1296adb01d00f5e641d16e3ef1096c (MD5) Made available in DSpace on 2019-09-10T17:11:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 882181.pdf: 2880038 bytes, checksum: fb1296adb01d00f5e641d16e3ef1096c (MD5) Previous issue date: 2018-03 Grandes experimentos físicos, que atuam investigando as fronteiras do conhecimento, empurram os limites tecnológicos cada vez mais adiante para que novas descobertas possam ser realizadas. Um grande exemplo disso é o maior e mais complexo acelerador de partículas já construído, o LHC (Large Hadron Collider ). Com o objetivo de aumentar a probabilidade de observação de eventos físicos raros, as partículas são aceleradas e colididas em altas energias com elevadas taxas. O ATLAS, maior experimento do LHC, foi projetado para observar e analisar os subprodutos das colisões e estudar uma grande variedade de tópicos em física. Para isso, o LHC possui um planejamento de crescente aumento da energia e luminosidade das colisões, onde atualizações serão necessárias para que o ATLAS consiga operar mantendo ou melhorando seu desempenho. Para obter alta eficiência na detecção de sinais de interesse, o experimento utiliza um sistema de filtragem online. O trabalho desta tese se insere no contexto da atualização imediata do ATLAS para a operação nas condições do aumento da luminosidade, que deteriora o desempenho do sistema de filtragem. Desta forma, é apresentada uma solução para o problema da alta ocupação de banda-passante para o primeiro nível de filtragem online na detecção de múons. A solução envolve a utilização do principal calorímetro harmônico do ATLAS para a detecção de múons e uma fusão de informação entre o calorímetro e o espectrômetro de múons, com o objetivo de rejeitar partículas que sensibilizam as câmaras de múons, mas que não são de interesse para a física do LHC. São apresentados os resultados da integração desta solução no ATLAS, assim como as análises de seu desempenho, o qual manteve a alta eficiência (> 98%) do sistema de filtragem, com uma redução de 6 pontos percentuais na taxa de ocupação da banda-passante. Large physics experiments, which work by investigating the frontiers of knowledge, push technological limits further and further, so that new discoveries can be achieved. A good example is the largest and most complex particle accelerator ever built, the LHC (Large Hadron Collider). In order to increase the probability of observing rare physical events, the particles are accelerated and collide at high energies and high rates. ATLAS, the largest LHC experiment, was designed to observe and analyze the collision subproducts and study a wide variety of interesting topics in physics. For this purpose, the LHC is planning to increase both the energy and luminosity of collisions, and upgrades are required for ATLAS to be able to operate in such hard conditions while maintaining or improving performance. For high efficiency in detecting signals of interest, ATLAS uses an online trigger system. The work developed in this thesis is based on the ATLAS update context for operation in increased luminosity conditions, which deteriorates the online trigger performance. Therefore, a solution is presented for high bandwidth occupancy in the first-level online trigger for muon detection. The solution involves the use of the main hadronic calorimeter for muon detection and a fusion of information between the calorimeter and the muon spectrometer, in order to reject particles that hit the muon chambers but are not LHC interest. The integration results of this solution in ATLAS, as well as the performance analysis, are presented in this work, and proves to keep the high efficiency (> 98%) of the online trigger system with a rate reduction of 6 percentual points for the take signal bandwidth.

O uso de equipamentos de medição em processos industriais torna o processo mais exato e seguro. Nos últimos anos esses dispositivos avançaram tecnologicamente de forma notável, principalmente com o advento dos microprocessadores e microcontroladores e a evolução dos componentes eletrônicos de uma maneira geral. Os sensores passaram a digitalizar as informações do "chão de fábrica" e enviá-las a outros dispositivos através de protocolos de redes industriais. Os protocolos de redes industriais normalmente encontrados na indústria são o MODBUS, PROFIBUS, AS-I, DEVICENET, CANopen, INTERBUS, LONWORKS, BACnet. Dessa forma objetivouse neste trabalho a criação de um transmissor de temperatura multicanal com comunicação RS485 – MODBUS que além de fornecer os valores das temperaturas lidas permitisse ao usuário configurar de forma fácil temperaturas de monitoramento permitindo ligar ou desligar outros equipamentos quando necessário, sendo de fácil instalação e que ainda economizasse fiação na hora de sua instalação. O uso da temperatura como variável de medição justificou-se pois ela é uma das variáveis mais utilizadas na indústria de controle de processo. Como elemento sensor de temperatura utilizou-se os termopares e para a conversão do sinal da força eletromotriz vinda dos termopares para °C foi utilizado o CI MCP9600. A implementação do protocolo de comunicação MODBUS foi realizada com um microcontrolador 18F4550 e para a interface elétrica RS485 foi adotado o CI MAX13451. Um programa padrão Windows também foi codificado e através desse programa todos os parâmetros do transmissor podem ser configurados e monitorados por um operador. Por fim o conjunto transmissor e programa de configuração mostrou-se ser de fácil configuração, parametrização e instalação. The use of measuring equipment in industrial processes makes the process more accurate and safe. In recent years these devices have advanced technologically notably, mainly with the advent of microprocessors and microcontrollers and the evolution of electronic components in general. The sensors scan the information from the shop floor and send it to other devices through industrial network protocols. The industrial networking protocols commonly found in the industry are MODBUS, PROFIBUS, AS-I, DEVICENET, CANopen, INTERBUS, LONWORKS, BACnet. This work aimed to create a multichannel temperature transmitter with RS485 – MODBUS communication that besides providing the values of the read temperatures allows the user to easily set up monitoring temperatures allowing to turn on or turn off others equipments when necessary, easy installation and still save on wiring at the time of installation. The use of temperature as a measurement variable was justified because it is one of the variables most used in the process control industry. As temperature sensing element were used the thermocouples and for converting the electromotive force signal from the thermocouples to °C was used the IC MCP9600. The implementation of the MODBUS communication protocol was performed with an 18F4550 microcontroller and for the RS485 electrical interface was adopted the IC MAX13451. A standard Windows program has also been coded and through this program all parameters of the transmitter can be configured and monitored by an operator. Finally, the transmitter and configuration set proved to be easy to configure, parameterize and install.

A utilização de tratores e implementos agrícolas é amplamente difundida em todos os tipos de cultura, atendendo às necessidades das diferentes escalas de produção das propriedades rurais. Um dos principais desafios inerentes ao uso desse tipo de equipamento é a dificuldade de aperfeiçoar seu emprego, estabelecendo-se condições de operação, que propiciem o equilíbrio entre a alta capacidade de trabalho que a mecanização agrícola proporciona, o consumo adequado de energia e a sustentabilidade da área de produção. Este trabalho descreve as etapas de implementação de um sistema de aquisição de dados e visa avaliar o desempenho energético de um conjunto tratorimplemento, utilizando um computador de placa única baseado na arquitetura ARM e sensores diversos. Algoritmos foram escritos em linguagem de programação C++ a fim de obter os sinais provenientes de cada um dos sensores e trata-los conforme sua natureza e grandeza física a ser mensurada. Após a etapa de programação, os sensores foram individualmente testados e calibrados em bancada e, posteriormente, o sistema como um todo foi testado no conjunto trator-implemento. O sistema mostrou-se uma ferramenta válida para auxiliar na tomada de decisão em operações de campo envolvendo máquinas agrícolas. Made available in DSpace on 2018-09-29T00:38:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Usolinhagem.pdf: 829308 bytes, checksum: 8443e79ad807e6fb8b5077ac69de216c (MD5) Previous issue date: 2018-09-28

Submitted by Aglair Aguiar (aglair@ct.ufrj.br) on 2019-04-05T13:54:18Z No. of bitstreams: 1 868017.pdf: 4589905 bytes, checksum: 5053ce806f79d62051b76ab83242867b (MD5) Made available in DSpace on 2019-04-05T13:54:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 868017.pdf: 4589905 bytes, checksum: 5053ce806f79d62051b76ab83242867b (MD5) Previous issue date: 2017-08 Este trabalho apresenta um estudo da paisagem acústica dos oceanos, focando principalmente no entendimento da física do sinal acústico no ambiente marinho e em como medir e caracterizar algumas fontes, como mamíferos e embarcações. Com o conhecimento do sinal a ser medido, foi projetado um sistema eletrônico autônomo de aquisição de dados de hidrofones, capaz de adquirir, condicionar e armazenar dados utilizando um sistema microcontrolado. Como diferencial do projeto, foi desenvolvido um filtro tri-banda, objetivando a captação em separado das faixas de frequência (filtros passa-baixa, passa-faixa e passa-alta), incluindo amplificadores com ganhos ajustáveis por meio do microcontrolador. Fundamentado no projeto, um protótipo foi construído, com características obtidas por meio de testes de bancada e desempenho testado em um tanque de calibração de hidrofones. A fabricação e os testes com o protótipo possibilitaram a realização de mais uma etapa na busca de um sistema a ser industrializado, contribuindo para a pesquisa e desenvolvimento no Brasil. This work presents a study of the acoustic landscape of the oceans, focusing mainly on the understanding of the acoustic signal physics in the marine environment, how to measure it and characterize some sources, such as mammals and ships. Knowing the signal to be measured, an autonomous data acquisition system for hydrophones was designed, capable of acquiring, conditioning and storing data using a microcontrolled system. As a project differential, a tri-band filter was developed, aiming to separate the frequency bands (low-pass, band-pass and high-pass filters), including amplifiers with gain adjustable through the microcontroller. Based on the design, a prototype was built, its features were obtained through bench tests and its performance tested in a hydrophone calibration tank. The manufacturing and testing of the prototype made possible to carry out another step in the search for a system to be industrialized, contributing to the research and development in Brazil.

Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-05-23T00:02:18Z No. of bitstreams: 1 VANDERSON DE LIMA REIS – TESE (PPGEE) 2017.pdf: 6102324 bytes, checksum: 3f5467799d6127fee0e2bce02ef9d841 (MD5) Made available in DSpace on 2018-05-23T00:02:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VANDERSON DE LIMA REIS – TESE (PPGEE) 2017.pdf: 6102324 bytes, checksum: 3f5467799d6127fee0e2bce02ef9d841 (MD5) Previous issue date: 2017-04-20 Capes Nos conversores Analógicos Digitais (ADC) com frequência de conversão baseada no Teorema de Nyquist, o parâmetro básico para orientar a aquisição é a largura de banda do sinal. O tratamento da informação e a remoção da redundância são realizados após a representação digital obtida do sinal. A Amostragem Compressiva foi proposta como uma técnica de digitalização que explora a esparsidade do sinal em um determinado domínio, para capturar apenas seu conteúdo de informação, com uma taxa que pode ser menor do que a preconizada pelo Teorema de Nyquist. As arquiteturas em hardware para implementar a Amostragem Compressiva são chamadas de Conversores Analógicos para Informação (AIC). Os AIC propostos na bibliografia exploram a esparsidade do sinal em um determinado domínio, e por isso cada arquitetura é especifica para uma classe de sinais. Nesta tese propõe-se um AIC configurável, baseado em arquiteturas conhecidas, capaz de adquirir sinais de várias classes, alterando seus parâmetros de configuração. No trabalho desenvolveu-se um modelo computacional, que permite analisar o comportamento dinâmico do AIC, e dos parâmetros de hardware propostos, bem como foi feita a implementação física da arquitetura proposta. Verificou-se a adaptabilidade dessa arquitetura a partir dos resultados obtidos, pois foi possível fazer a aquisição de mais de uma classe de sinais. In analog-to-digital converters (ADC) based on Nyquist Theorem, the basic parameter to guide acquisition is the bandwidth of the signal. The information processing and redundancy removal are performed after the digital representation obtained from the signal. Compressed Sensing was proposed as a digitalization technique that exploits the sparsity of the signal in a given domain to capture only its information content, at a rate that may be lower than that advocated by the Nyquist Theorem. The hardware architectures to implement Compressed Sensing are called Analog to Information Converters (AIC). The AICs proposed in the bibliography exploit the sparsity of the signal in a given domain, and therefore each architecture is specific for a class of signals. This thesis proposes a configurable AIC, based on known architectures, capable of acquiring signals from several classes, changing its configuration parameters. A computational model was developed to analyze the dynamic behavior of AIC and proposed hardware parameters, as well as the physical implementation of the proposed architecture. It was verified the adaptability of the proposed architecture from the obtained results, since it was possible to perform the acquisition of more than one class of signals.

Orientador: Prof. Dr. Marcelo Bender Perotoni Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2017. Nos últimos anos, estudos e pesquisas relacionados à substituição de armas convencionais que tem como princípio de funcionamento a combustão da pólvora ou de outros produtos químicos explosivos vem se tornando mais frequente. Nesse contexto as armas eletromagnéticas ganham destaque, visto que se utilizam da eletricidade como fonte de energia e o eletromagnetismo como princípio para lançamento de projéteis em velocidades muito mais elevadas do que aquelas alcançadas normalmente via explosivos. Este trabalho descreve a teoria, a construção e modelagem de um protótipo de pequenas dimensões de um coilgun ¿ propulsor eletromagnético que dispara um projétil metálico ferromagnético, cuja operação se assemelha aos motores elétricos lineares, que acionam fechaduras magnéticas e atuadores. O projeto apresenta baixo custo, envolve construção com elementos que podem ser facilmente encontrados, contudo, envolve conceitos relativamente sofisticados de eletromagnetismo. São discutidos os modelos de circuito do coilgun, análise da força magnética exercida no projétil e representações gráficas dos campos produzidos a partir de um simulador eletromagnético via software. A instrumentação usada para medida da velocidade do projétil também é apresentada, com dados de medições. Por fim, como principal objetivo do trabalho, é proposta uma solução inovadora ao problema da desaceleração do projétil no interior do coilgun, sendo implementado um circuito eletrônico com corte do pulso de corrente, o qual permite melhores índices de eficiência. Recent investigations have been focused on the substitution of conventional powder-based weapons. In this context electromagnetic weapons get prominence, which use electricity as the energy source and electromagnetism as launching principle for projectiles at much higher speeds than those normally achieved via explosives, resulting, among other benefits in a much lower explosion risks. This work describes the theory and prototyping of a small-size coilgun ¿ an electromagnetic propellant device that shots a metal projectile whose operation is similar to the linear electric motors that usually drive magnetic locks and actuators. This project has low cost, it is based on easily available parts, nevertheless, relies on sophisticated concepts of electromagnetism. In this work, proper coilgun circuit models are presented, as well as the analysis of the exerted magnetic force on the projectile with images of the electromagnetic fields provided by an electromagnetic simulator via software. Instrumentation for the muzzle velocity is also presented, along with all the measurement data. Lastly, as the main objective of this work, it is proposed a novel solution to the coilgun velocity optimization by switching off the current, which allows improved efficiency levels of the device.

Submitted by Igo Amauri dos Santos Luz (igoamauri@gmail.com) on 2017-04-12T01:32:49Z No. of bitstreams: 1 dissertacao_Igo_Amauri.pdf: 12857927 bytes, checksum: 756c711b15ec1435e590eb7fc9752c68 (MD5) Approved for entry into archive by Escola Politécnica Biblioteca (biengproc@ufba.br) on 2017-04-12T12:41:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 dissertacao_Igo_Amauri.pdf: 12857927 bytes, checksum: 756c711b15ec1435e590eb7fc9752c68 (MD5) Made available in DSpace on 2017-04-12T12:41:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_Igo_Amauri.pdf: 12857927 bytes, checksum: 756c711b15ec1435e590eb7fc9752c68 (MD5) A sobreposição de sinais pode ocorrer em diversos sistemas de instrumentação. Esse fenômeno está relacionado à taxa de ocorrência dos eventos e ao tempo de resposta dos sensores. No âmbito dos detectores de partículas, que caracterizam-se por possuírem altas taxas de ocorrência de eventos, o sistema responsável pela medição de energia (calorímetro) possui limitações em termos do tempo de resposta, provocando restrições em relação ao aumento na taxa de ocorrência das colisões das partículas. Essa situação apresenta-se como um desafio quando o avanço nas pesquisas está atrelado ao aumento da taxa de colisões gerada pelos aceleradores de partículas, como é o caso do Large Hadron Collider (LHC). O ATLAS é um dos detectores do LHC e seu sistema de instrumentação não está preparado para lidar com o aumento da taxa de ocorrência de eventos, pois isso irá gerar sobreposição entre eventos sequenciais. Para atenuar esse problema, torna-se necessário realizar, de modo online, o processamento digital da informação. Nesse sentido, esse trabalho propõe a implementação de um circuito eletrônico dedicado em plataforma digital reconfigurável utilizando técnicas de filtragem de sinais. Cada filtro é uma aproximação da inversa da resposta ao impulso do canal de medição, realizando a deconvolução dos sinais medidos. A avaliação do funcionamento e desempenho dos filtros foi realizada através de um conjunto de dados simulados, que consideram o funcionamento real do detector. A partir dos resultados alcançados, pôde-se constatar que as técnicas implementadas atenderam aos requisitos de funcionamento exigido. The pileup effect can occur in several instrumentation systems. This phenomenon is related to the rate of occurrence of the events and the response time of the sensors. In the particle detectors, the electronic system responsible for measuring energy (calorimeter) has limitations in terms of response time when it operates with high rate of occurrence of events. This situation represents a challenge when the advance in the research is linked to the increase of the collision rate generated by the particle accelerators, such as the LHC. ATLAS is one of the LHC detectors and its instrumentation system is not prepared to deal with the increase rates of occurrence of events, because it will generate superimposition of information from subsequent events. To mitigate this problem it is necessary to perform an online digital signal processing. So, this work proposes a dedicated signal processing system embedded on a digital high-performance reconfigurable electronic platform that implements digital signal filtering techniques. Each filter is an inverse approximation of the inverse impulse response of the measuring channel, performing the deconvolution of the measured signals. The evaluation of the operation and performance of the implemented filters was performed through the use of a simulated data set, which considers the actual operation of the detector. From the achieved results, it was verified that the implemented techniques met the system operating requirements.

Submitted by Flávia Sousa (flaviabs@ufba.br) on 2019-03-14T15:28:38Z No. of bitstreams: 1 VALTER DA CONCEIÇÃO ROSA.pdf: 4533670 bytes, checksum: 1adc87ce58241420c27ad8e363a7c06f (MD5) Approved for entry into archive by Flávia Sousa (flaviabs@ufba.br) on 2019-03-14T15:29:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 VALTER DA CONCEIÇÃO ROSA.pdf: 4533670 bytes, checksum: 1adc87ce58241420c27ad8e363a7c06f (MD5) Made available in DSpace on 2019-03-14T15:29:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VALTER DA CONCEIÇÃO ROSA.pdf: 4533670 bytes, checksum: 1adc87ce58241420c27ad8e363a7c06f (MD5) Este trabalho apresenta o projeto detalhado de um radiômetro baseado em modulação sigma-delta com sensor termoresistivo, no qual é feita a modelagem estática e dinâmica do comportamento do instrumento, relacionando os parâmetros do sensor e do circuito com o ruído gerado e com o erro de medição esperado. Esta modelagem possibilita uma especificação adequada das características do sensor e do circuito, para uma operação em qualquer faixa de radiação de interesse, com predição da precisão e da relação sinal ruído. É mostrado que, com esta abordagem, o sinal gerado pelo instrumento tem uma relação linear com a variável de medição em qualquer faixa de operação escolhida, independente da não linearidade do sensor. Os resultados experimentais obtidos com um protótipo, ratificam os resultados previstos pelo modelo proposto, mostrando que este pode ser utilizado como base para projetos de conversores A/D inteligentes em qualquer faixa de radiação permitida pelo sensor

Dissertação de Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores A modernização dos sistemas de rega inteligentes levam a um crescente interesse nos sensores que tentam aferir as necessidades hídricas das plantas. Os dendrómetros são sensores que medem as alterações na variação quer do perímetro, diâmetro ou raio do tronco de uma árvore. Para além da variação do tronco provocada pelo crescimento da árvore é possível medir alterações provocadas pela quantidade de água presente no xilema. Este trabalho apresenta um protótipo de dendrómetro que utiliza 4 extensómetros configurados em ponte de Wheatstone. Complementarmente, foi desenvolvido um sistema de leitura e registo de dados e foi acoplado um sensor de temperatura e humidade relativa DHT22. Os ensaios foram realizados numa oliveira adulta durante os meses de agosto, setembro e outubro. Os resultados permitiram identificar as variações máximas e mínimas do tronco ao longo desse período onde foi possível verificar que com o aumento do teor de água no solo, o perímetro do tronco aumenta em média consecutivamente. Não foi possível detetar o momento de stress hídrico da oliveira devido aos níveis de precipitação elevados que ocorreram durante o período de ensaios. O protótipo desenvolvido mostrou ser útil para a aplicação a sistemas de rega, sendo possível identificar os principais índices utilizados na gestão de sistema de rega inteligentes. The modernization of smart irrigation systems have led to a growing interest in sensors that measures the hydric needs of plants. The dendrometers are sensors that measure changes in the variations whether they are perimeter, diameter or stem radius of a tree. Besides stem variation produced by the growth of the tree it is possible to measure changes caused by the amount of water present in the xylem. This work presents a dendrometer prototype that uses 4 strain gauges in a Wheatstone bridge configuration. In addition, it was developed a reading and data logger systems and it was coupled to a DHT22 which is a temperature and relative humidity sensor. The tests were carried out in an adult olive tree during the months of August, September and October. The results allowed us to identify the maximum and minimum stem variations during that period of time where it was possible to verify that with the increasing water content in the soil, the perimeter of the stem increases in average consecutively. It was not possible to detect the hydric stress moment of the olive tree due to the high precipitation levels that occurred during the test period. The developed prototype shown to be useful for the application in irrigation systems, being possible to identify the major indexes used in the management of smart irrigation systems. Key-Words: Stem variations, dendrometers, strain gauges, hydric stress, smart irrigation, electronic instrumentation

Com o advento da eletrônica e a disponibilidade de "software" de processamento, vários tipos de transdutores têm sido testados, visando à determinação da umidade do solo. O uso desses transdutores tem por objetivo a otimização do consumo de água e o conseqüente retorno econômico da atividade da agricultura irrigada. No Laboratório de Hidráulica do Departamento de Engenharia Agrícola da Universidade Federal do Ceará, construiu-se um dispositivo para calibração de sensores de umidade do solo, a sua calibração e a determinação de suas principais propriedades, como precisão e cargas mínima e máxima. O dispositivo consistiu numa torre em aço 1020, com 3,0 m de altura, no topo da qual se montou uma balança de braços. Em um dos braços da balança, colocou-se uma amostra de solo para a inserção dos sensores de umidade e, no outro, uma célula de carga para medir a variação de massa de água na amostra de solo. Foi implementado um circuito eletrônico para permitir a interface da célula de carga com um sistema de aquisição de dados. A análise de regressão, cuja variável dependente foi a saída da célula de carga, e a independente, a massa à qual a balança foi submetida, mostrou-se linear entre 1 kg e 50 kg, com coeficiente de determinação de 0,99995 e coeficiente angular de 0,09198 mV g-1. O dispositivo pode ser utilizado para calibração de sensores de umidade do solo com sensibilidade correspondente à variação de 12,28 mL de água e cargas mínima e máxima para as amostras de solo variando entre 1 e 50 kg. Several types of transducers have been tested to measure soil moisture content for irrigation purpose. Their use aims at optimizing water consumption and net profit from irrigation. A research was conducted at the Agricultural Engineering Department at the University Federal of Ceará and aimed at building a device to calibrate soil moisture sensors, in addition to find its major properties, such as accuracy, maximum and minimum loads. The device is composed of a 3-meter high iron tower, a scale, load cell and a data acquisition system. In one the arms of the scale a horizontal soil column was mounted and adapted to receive soil moisture sensors. In the other arm a load cell was installed in order to measure the change in water content of the soil. A electronic circuit was constructed to allow for the interfacing of the load cell with a data acquisition system. The response of the scale in volts to a load (in grams) shows to be linear between 1 kg and 50 kg, with a correlation coefficient of 0.99995 and slope of 0.09198 mV g-1. The combination to the data acquisition system used resulted in a sensitivity of 12.28 mL of water per count, and minimum and maximum loads of 1 kg and 50 kg, respectively.

Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2016-08-25T12:47:17Z No. of bitstreams: 1 Jose Altenis dos Santos.pdf: 2158455 bytes, checksum: d41faac18f4c347f6b67ce064a759635 (MD5) Made available in DSpace on 2016-08-25T12:47:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jose Altenis dos Santos.pdf: 2158455 bytes, checksum: d41faac18f4c347f6b67ce064a759635 (MD5) Previous issue date: 2015-11-27 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES In this work we study the application of microcontrollers like Arduino in electronic instrumentation, focusing special attention in Physics Teaching. We have proposed some didactical experiments involving thermal sensors, thermodynamics (appendices A and B), and a linear Hall effect sensor to measure magnetic fields (appendices C), aiming to measure and collect physical parameters and to control physics experiments in didactic laboratories. We have produced some electronic experimentation scripts and useful support material, destined for teachers of science of elementary and high school, as well as useful for undergraduate students of degree courses and bachelor's degree in physics. The experimental apparatus proposed in this work plays a key role to obtain abstract physical knowledge as: temperature, heat, and thermodynamic in general, in which the combination of basic theory of data acquisition with the experimental practice makes such concepts most relevant and contextualized for students and teachers. The possibility of inclusion of the computer and electronic instrumentation in classroom can be a strong ally of the teacher, contributing to increase the interest of students and teachers in the use of new technologies in the classroom, in order to improve and make more meaningful the learning of physics for all involved. Este trabalho apresenta um estudo sobre a aplicação de microcontroladores do tipo Arduino na instrumentação eletrônica aplicada ao Ensino da Física. São propostos alguns experimentos didáticos na área de Termodinâmica com aplicações de sensores térmicos (apêndices A e B) e um sensor Hall linear para medir campos magnéticos (no apêndice C) com o Arduino, objetivando a coleta de dados e o controle dos experimentos físicos realizados em laboratório. Foram desenvolvidos alguns roteiros de experimentação eletrônica com o aparato proposto, servindo como material útil de apoio para professores de ciências dos ensinos fundamental e médio, bem como podendo ser utilizado por alunos de graduação dos cursos de licenciatura e bacharelado em física. O uso do aparato experimental proposto neste trabalho pretende intermediar o processo de obtenção de conhecimentos físicos abstratos como temperatura, calor e campo magnético, aliando a teoria básica sobre aquisição de dados com a prática experimental e o processamento computacional de aquisição das grandezas físicas medidas; tornando tais conceitos mais relevantes e contextualizados para os alunos. A possibilidade de inserção do computador e da instrumentação eletrônica no ensino de física pode ser um forte aliado do professor, contribuindo para aumentar o interesse dos estudantes e professores no uso das novas tecnologias em sala de aula, com a finalidade de melhorar e tornar mais significativa a aprendizagem da física para todos os envolvidos.

O experimento Neutrinos Angra visa desenvolver um detector compacto e novas técnicas para medir o fluxo de antineutrinos das reações nucleares que ocorrem no interior dos reatores de usinas nucleares, permitindo o monitoramento da sua dissipação de energia instantânea e revelando a composição físsil de combustível nuclear. Este trabalho apresenta o desenvolvimento da eletrônica de front-end do Detector Neutrinos Angra. Esta eletrônica deve realizar o condicionamento dos sinais provenientes de tubos fotomultiplicados, visando fornecer ao sistema de aquisição de dados um pulso que facilite a identificação do fluxo de antineutrinos que passa pelo detector. Neste trabalho, as especificações do front-end foram definidas com base nos requisitos do experimento, que são: faixa linear de operação de 0 a 50 fótons; capacidade para identificar um fóton; duração do pulso menor do que alguns µs; largura de banda do pulso menor do que 60 MHz; excursão máxima na saída de até 2 V. Para isto, uma topologia do circuito de front-end foi proposta, sendo composta por quatro subsistemas: circuito de alimentação; circuito de condicionamento do sinal; circuito de controle de offset na saída e de limiar de tensão; e circuito discriminador. Oito módulos foram produzidos para equipar o detector. Neste trabalho, três módulos foram avaliados. Os testes mostraram que o desempenho dos três módulos atenderam as especificações, apresentando uma calibração média de 7,4±0,6 V/V , tempo de subida de 26±1 ns, tempo de descida de 81 ±2,5 ns, largura a meia altura de 74±1 ns, não-linearidade menor do que 2,2% para toda a faixa dinâmica de entrada e a saturação iniciando em aproximadamente 1,4 V. The Neutrinos Angra Experiment aims to develop a compact detector and new techniques to measure the antineutrinos flow of nuclear reactions occurring inside the nuclear power plant reactors, allowing monitoring of its instant energy dissipation and revealing the composition of fissile nuclear fuel. This study presents the development of the Front-end electronics of the Neutrinos Angra detector. The electronics should perform the conditioning of the signals from photomultiplier tubes, aiming to provide a fast pulse for the data acquisition system whitch could facilitate the identification of the antineutrinos flow through the detector. In this work, the specifications of the front-end were defined based on the experiment requirements, which are: linear operating range 0-50 photons; ability to identify a single photon; the pulse duration less than a few µs; bandwidth of the pulse smaller than 60 MHz; maximum range in the output up to 2 V. For this, a topology of the front-end circuit has been proposed, consisting of four subsystems: power circuit; signal conditioning circuit; offset control circuit and discriminator circuit. Eight modules were produced to equip the detector. In this study three modules were evaluated. Tests showed that the performance of three modules met the specifications, with an average calibration of 7.4±0.6 V/V , rise time of 26 ±1 ns, falltime of 81 ±2.5 ns, width at half height of 74±1 ns, linearity better than 2.2% and saturation starting around 1.4 V.

In the present work it was developed a system for monitoring and control of a bench scale concentric-tube airlift bioreactor of 5.0 L working volume. The software-based language G (Labview) provides the user monitor important process variables such as dissolved oxygen concentration, pH, volumetric flow rate of feed, pressure difference between two points along the axial direction and temperature in two regions of liquid phase flow phase, and it can act in the volumetric flow rate and gas stream composition at the input of bioreactor. Overall gas hold-up (eG) and gas hold-up in riser (eR) and downcomer (eD) regions were determined using volumetric expansion and gauge measurement methods. Mixing time (tm) and circulation time (tC) were determined by thermal and pH pulse methods. Dynamic pressure method was utilized for evaluating mass transfer measurement in airwater biphasic system. These methods were utilized in order to obtain significant hydrodynamic performance parameters as a function of superficial gas velocity in the riser (UGR). Analyses of the oxygen transfer dynamics were also used in the development of automatic control loop to control the dissolved oxygen concentration. As a concrete result, this study provided software for data acquisition and monitoring of all sensors in pneumatic bioreactor, providing a tool to explore the hydrodynamic performance and control of the dissolved oxygen concentration in concentric-tube airlift bioreactor during aerobic cultivations. The system validation was performed by comparing the results obtained in the hydrodynamics tests with those of literature and control loop was tested in simulations involving a cultivation of a strictly aerobic microorganism. No presente trabalho foi desenvolvido um sistema para monitoramento e controle de um biorreator airlift de cilindros concêntricos em escala de bancada com 5,0 L de volume útil. O software elaborado em linguagem G (Labview), proporcionando ao usurário monitorar importantes variáveis de processo como concentração de oxigênio dissolvido, pH, vazão volumétrica de alimentação do biorreator, diferença de pressão entre dois pontos ao longo da direção axial e temperatura em duas regiões de escoamento da fase líquida, sendo possível atuar na vazão volumétrica e na composição da corrente gasosa na entrada do biorreator. Foram aplicadas metodologias como da expansão volumétrica e da medida manométrica para determinação das retenções gasosas global (eG) e parciais nas regiões de subida (eR) e de descida (eD), de pulso térmico e de pH para avaliação dos tempos de mistura (tm) e circulação (tc), método dinâmico para avaliar a transferência de massa em sistema bifásico ar-água, visando obter importantes parâmetros de desempenho hidrodinâmico em função da velocidade superficial do gás na região de subida (UGR). Análises da dinâmica de transferência de oxigênio também foram utilizadas no desenvolvimento do sistema de controle automático para controlar a concentração de oxigênio dissolvido. Como resultado concreto, o presente trabalho disponibilizou um software para monitoramento e aquisição de dados de um conjunto de sensores instalados no biorreator airlift, oferecendo desse modo uma ferramenta para explorar o desempenho hidrodinâmico bem como controlar a concentração do oxigênio dissolvido em biorreator airlift de cilindros concêntricos durante cultivos aeróbios. A validação do sistema foi realizada comparando os resultados obtidos nos ensaios de hidrodinâmica com aqueles da literatura sendo a malha de controle avaliada nas simulações de um cultivo envolvendo um microrganismo estritamente aeróbio.

Submitted by Ruth Quaresma de Freitas (ruth_quaresma@hotmail.com) on 2019-03-21T15:09:11Z No. of bitstreams: 1 BRUNO AUGUSTO FERREIRA VITORINO - DISSERTAÇÃO PPGEE 2012..pdf: 5648993 bytes, checksum: cca48b2f2d1ebfac51432ad7465de6ac (MD5) Made available in DSpace on 2019-03-21T15:09:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BRUNO AUGUSTO FERREIRA VITORINO - DISSERTAÇÃO PPGEE 2012..pdf: 5648993 bytes, checksum: cca48b2f2d1ebfac51432ad7465de6ac (MD5) Previous issue date: 2012-05-11 Nesta dissertação é apresentado um método para determinação da estabilidade oxidativa de biocombustíveis, em especial do biodiesel. No método proposto, o ozônio é utilizado como acelerador do processo de oxidação. A vantagem da utilização do ozônio, em relação a outras formas de medição, é a possibilidade da obtenção de resultados mais rápidos. Para a implementação do sistema foi projetado um equipamento que tem a capacidade de geração do ozônio, mistura do ozônio à amostra de biodiesel, medição da resistência elétrica da mistura e cálculo do período de indução, fator que define a estabilidade oxidativa. São mostrados os aspectos do projeto de um gerador de ozônio, baseado em descargas corona, geradas por pulsos de alta tensão aplicados a uma câmara ionizadora. São apresentados detalhes sobre o projeto de uma célula microfluídica que abriga um sensor resistivo, fabricado com deposição de camada fina de metal, utilizado para medição variação temporal da resistência da mistura biodiesel-ozônio. Os resultados obtidos com experimentos de validação do método demonstraram a eficácia do sistema. Os dados desses experimentos foram utilizados para estudo e determinação de um algoritmo contendo um filtro ótimo para calculo automático do período de indução. In this dissertation is proposed a method to determine the oxidation stability of bio-fuels, particularly of Fatty Acid Methyl Esters (FAME). In this method is used ozone to increase the oxidation process speed. Using the ozone is possible to obtain analysis results faster than in other methods. To implement the proposed system, an equipment was designed to perform: ozone synthesis, mixture ozone to FAME, fuel electric resistance measurement and determination of induction period, consequently the oxidation stability. Some aspects about the ozone generator design are shown. It is based on chorona discharges generated by ozone chamber supplied by high voltage pulses. Design details about a micro-fluidic cell with a resistive sensor, based on metal thin-film layer are shown. This sensor is used to record the temporal variation of the fuel sample resistance. The obtained experimental results validated the system effectiveness. These results were used to study and develop an algorithm that contains an optimal filter to automatic induction period determination.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Neste trabalho, é realizada uma proposta de implementação de um analisador de harmônicos variantes no tempo para operação em tempo real, utilizando plataforma DSP TMS320F28027. O algoritmo utilizado para realização da decomposição harmônica é o da DFT de Janela Deslizante (Sliding-Window Recursive DFT). Este algoritmo é descrito completamente e são realizados estudos referentes à decomposição de sinais contendo inter-harmônicos ou variações na frequência fundamental, bem como são definidos parâmetros e uma estrutura para auxiliar na análise de presença de espalhamento espectral nas decomposições. Também é proposto um método para correção dos erros de amplitude e fase causados pelos filtros analógicos de entrada, a partir da manipulação dos componentes em quadratura da DFT. O algoritmo da DFT de Janela Deslizante é então implementado em plataforma DSP e são realizadas decomposições harmônicas de sinais reais através de um analisado protótipo proposto. Esta nova forma de análise no domínio do tempo dos harmônicos permite a observação e estudos de diversos fenômenos relacionados ao sistema de potência atual, de um novo ponto de vista. Além do estudo da DFT e do protótipo proposto, é realizado o desenvolvimento de uma nova estrutura de banco de filtros FIR QMF visando a decomposição harmônica. This work proposes an implementation of a real-time time-varying harmonic analyzer using a DSP TMS320F28027 platform. The algorithm used to perform the harmonic decomposition is the Sliding-Window Recursive DFT. This algorithm is fully described, and studies are made concerning the decomposition of signals containing inter-harmonics and variations in their fundamental frequency. In addition to that, new parameters and an auxiliar structure are defined to assist the analysis of spillover presence in the signals decomposition. It is also proposed a method for correcting amplitude and phase errors caused by analog input filters, through the manipulation of the DFT quadrature components. The Sliding-Window DFT algorithm is then implemented in a DSP platform, and harmonic decompositions of real signals are performed using the proposed prototype. This new form of time-domain harmonics analysis allows the observation and study of various phenomena related to the power system from a new point of view. Besides the study of the DFT and the proposed prototype, a new filter bank structure using QMF FIR filter for harmonic decomposition is developed.

Submitted by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2016-01-22T15:54:54Z No. of bitstreams: 1 DissertacaoMscEdnaldo.pdf: 18094265 bytes, checksum: abe612737a6df2686311f28fc738d312 (MD5) Approved for entry into archive by Uillis de Assis Santos (uillis.assis@ufba.br) on 2016-02-15T21:23:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissertacaoMscEdnaldo.pdf: 18094265 bytes, checksum: abe612737a6df2686311f28fc738d312 (MD5) Made available in DSpace on 2016-02-15T21:23:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissertacaoMscEdnaldo.pdf: 18094265 bytes, checksum: abe612737a6df2686311f28fc738d312 (MD5) Neste trabalho apresenta-se a metodologia para concepção de equipamento para estudo da eletrofisiologia cardíaca, desenvolvendo uma interface de hardware/software capaz de adquirir, tratar e exibir os sinais biomédicos do coração. Requisitos de projeto como o baixo custo, a portabilidade, a compatibilidade eletromagnética e a isolação galvânica da rede elétrica foram estabelecidos, porém foram respeitadas todas as regras de ergonomia, amostragem, filtragem e padronização da representação gráfica do eletrocardiograma (ECG) visando atender as normas vigentes. Para tanto, uma breve introdução sobre a área de eletrocardiografia foi realizada, contextualizando o presente Trabalho. O sistema e composto por três subsistemas principais: um hardware microcontrolado que capta o sinal de três derivações de ECG através de eletrodos colocados na superfície do corpo do paciente e os transmite a um computador pessoal (PC) remoto por tecnologia sem fio (wireless); um firmware residente no núcleo do sistema, um DSP (Digital Signal Processor), responsável pelo gerenciamento do sistema, pelo calculo numérico e pelo processamento digital de sinais; e um software, escrito em linguagem C++ (sistema operacional Windows), executado no PC responsável pela visualização e padronização dos dados adquiridos. Este trabalho contempla também um estudo do protocolo Bluetooth, para a formação de redes wireless com os equipamentos desenvolvidos, com o objetivo de monitorar o comportamento cardíaco de vários pacientes em um único ponto de concentração.

En el presente artículo se presenta el diseño y la implementación de una red de sensores para la vigilancia estructural de puentes. La implementación fue comprobada en un piloto real en el viaducto César Gaviria Trujillo, en el Departamento de Risaralda, Colombia. Los resultados encontrados fueron exitosos, en términos de la solución integral y de la confiabilidad de la red. This article details the design and implementation of a sensor network for structural surveillance of bridges. Such network was piloted at the César Gaviria Trujillo Viaduct in the department of Risaralda, Colombia. Results were successful in terms of solution and reliability of the network. No presente artigo apresenta-se o desenho e a implementação de uma rede de sensores para a vigilância estrutural de pontes. A implementação foi comprovada em um piloto real no viaduto César Gaviria Trujillo, no departamento de Risaralda, Colômbia. Os resultados encontrados foram exitosos, em termos da solução integral e da confiabilidade da rede.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Neste trabalho, realizou-se a instrumentação eletrônica de um laser de diodo sintonizável com cavidade estendida para espectroscopia no visível dos automodos de microesferas de sílica. Para isto, é desejável desenvolver uma fonte de luz sintonizável por alguns GHz, apresentando uma largura de linha máxima de 1 MHz, já que o intervalo espectral livre das microcavidades de interesse é de poucas centenas de GHz e as suas ressonâncias ópticas são muito estreitas ( 10 MHz). Esta ferramenta é um laser de diodo sintonizável, montado com uma cavidade externa, em uma configuração tipo Littrow. Foi necessário construir um circuito eletrônico para estabilizar a corrente e a temperatura do laser de diodo e instalá-lo em uma montagem mecânica que permite o estreitamento da largura de linha do laser, assim como a varredura do seu comprimento de onda, sem salto de modos, no maior intervalo possível. Para realizar a caracterização do laser, foi projetado e construído um interferômetro Fabry-Perot confocal. Para fabricar as microesferas, é utilizado um laser de CO2 para derreter um pedaço de fibra óptica de telecomunicações, colado dentro de um túbulo de cobre. Ao absorver a energia do laser, a sílica derrete e, por tensão superficial, o material fundido torna-se esferóide. Para o controle da potência do laser de CO2, fator importante no processo de fabricação das microesferas, foi projetado um circuito eletrônico, que funciona como um gerador de onda quadrada com intervalo de trabalho variável (duty cycle). Para acoplamento da luz do laser de diodo, foi necessário polir a ponta de uma fibra óptica em ângulo acima do ângulo crítico. Neste sistema, o campo evanescente gerado pela reflexão interna total na ponta da fibra pode excitar os modos ópticos com altos fatores de qualidade, os chamados "modos de galeria de sussurros" (MGS) da microesfera, caso esta esteja distanciada até cerca de 100 nm da ponta da fibra. Uma fração da luz acoplada é espalhada e coletada por uma fibra multimodo, sendo levada a uma fotomultiplicadora. Para controle da varredura do laser de diodo e a aquisição do espectro de espalhamento em função da freqüência, um programa em LabView foi modificado. Através das larguras de linha das ressonâncias detectadas no espectro de espalhamento, medem-se os respectivos fatores de qualidade. Finalmente, foi montado um aparato para fazer a espectroscopia dos MGS, que permite variar ângulos geométricos importantes para o acoplamento eficiente de luz aos MGS. Em particular, um sistema de controle de temperatura da microesfera semelhante ao controle de temperatura do laser de diodo, mas para um Peltier com menor potência e um termistor diferente, foi projetado e instalado no aparato, de modo a controlar a posição espectral das suas ressonâncias ópticas

Submitted by Diogo Barreiros (diogo.barreiros@ufba.br) on 2017-02-17T14:50:27Z No. of bitstreams: 1 DissertacaoMscEdnaldo.pdf: 18094265 bytes, checksum: abe612737a6df2686311f28fc738d312 (MD5) Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-02-17T15:02:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissertacaoMscEdnaldo.pdf: 18094265 bytes, checksum: abe612737a6df2686311f28fc738d312 (MD5) Made available in DSpace on 2017-02-17T15:02:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissertacaoMscEdnaldo.pdf: 18094265 bytes, checksum: abe612737a6df2686311f28fc738d312 (MD5) NESTE Trabalho apresenta-se a metodologia para concep¸c˜ao de equipamento para estudo da eletrofisiologia card´ıaca, desenvolvendo uma interface de hardware/software capaz de adquirir, tratar e exibir os sinais biom´edicos do cora¸c˜ao. Requisitos de projeto como o baixo custo, a portabilidade, a compatibilidade eletromagn´etica e a isola¸c˜ao galvˆanica da rede el´etrica foram estabelecidos, por´em foram respeitadas todas as regras de ergonomia, amostragem, filtragem e padroniza¸c˜ao da representa¸c˜ao gr´afica do eletrocardiograma (ECG) visando atender as normas vigentes. Para tanto, uma breve introdu¸c˜ao sobre a ´area de Eletrocardiografia foi realizada, contextualizando o presente Trabalho. O sistema ´e composto por trˆes subsistemas principais: um hardware microcontrolado que capta o sinal de trˆes deriva¸c˜oes de ECG atrav´es de eletrodos colocados na superf´ıcie do corpo do paciente e os transmite a um computador pessoal (PC) remoto por tecnologia sem fio (wireless); um firmware residente no n´ucleo do sistema, um DSP (Digital Signal Processor), respons´avel pelo gerenciamento do sistema, pelo c´alculo num´erico e pelo processamento digital de sinais; e um software, escrito em linguagem C++ (sistema operacional Windows), executado no PC respons´avel pela visualiza¸c˜ao e padroniza¸c˜ao dos dados adquiridos. Este trabalho contempla tamb´em um estudo do protocolo Bluetooth, para a forma¸c˜ao de redes wireless com os equipamentos desenvolvidos, com o objetivo de monitorar o comportamento card´ıaco de v´arios pacientes em um ´unico ponto de concentra¸c˜ao.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-05-30Bitstream added on 2014-06-13T20:47:51Z : No. of bitstreams: 1 freitas_rlb_me_ilha.pdf: 2701208 bytes, checksum: 5ab311e644d8a3837fea549fd3136b7e (MD5) Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Neste trabalho, descreve-se um sistema eletrônico informatizado implementado com o objetivo de medir a distribuição do peso corporal na região plantar de pacientes, visando relacioná-la diretamente à tipologia e deformidades dos pés e associando-a, indiretamente, a eventuais deformidades dos membros inferiores, coluna vertebral, algias músculoesqueléticas e instabilidades da postura humana. O sistema é constituído por células de carga com extensômetros, montadas em uma base metálica, circuito de condicionamento de sinais, circuito de interfaceamento e um display de cristal líquido. Foi construída uma plataforma piloto com 4 células de carga, mas o projeto do sistema prevê a construção de duas plataformas com 45 células de cargas, cada uma. As células de carga apresentaram resposta linear, precisão superior a 2%, resolução inferior a 0,5 N e histerese desprezível. São apresentados os resultados de medições, efetuadas com o sistema, para medir a distribuição de forças nas quatro células de carga, quando se aplicou sobre elas um peso conhecido. As informações foram apresentadas em um display de cristal líquido e posteriormente serão apresentadas na tela de um computador, por meio de um programa desenvolvido em Delphi, facilitando a visualização para especialistas da área, principalmente médicos, fisioterapeutas e terapeutas ocupacionais. Com o equipamento proposto será possível investigar, clinicamente, patologias estudadas pela Podologia, Posturologia e Podoposturologia, viabilizando, com as informações captadas pelo sistema, metodologias mais adequadas de tratamentos. In this work we describe an electrical system implemented with the purpose of measuring the distribution of body weight in plantar region of patients, aiming to relate it directly to the typology and deformities of the feet and involving it, indirectly, to any deformities of the lower limbs, skeletal spine, muscle-skeletal pains and human posture instability. The system consists of load cells with strain gages within a metal base, signal conditioning circuit, interfacing circuit, and a liquid crystal display. A prototype platform with 4 load cells was built, but the system will have two platforms with 45 loads of cells, each one. The load cells presented linear response, precision better than 2%, resolution less than 0.5 N, and low hysteresis. We show the results of the force distribution when a know weight is applied over the four load cells. The informations have been presented in a liquid crystal display, but later they will be presented in the screen of a computer, facilitating the visualization for specialists, mainly doctors, physiotherapists and occupational therapists. With the proposed equipment it will be possible to investigate, clinically, pathologies studied by Podology, Posturology and Podoposturology making feasible, with the information obtained with the system, more appropriate methodologies of treatment.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-12-16Bitstream added on 2014-06-13T19:06:57Z : No. of bitstreams: 1 eguti_cca_me_ilha.pdf: 4013696 bytes, checksum: 9efc5c11950fccddb62667186e778ef2 (MD5) Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Anemômetros de fio quente são sensíveis instrumentos capazes de medir variações de velocidade nos mais diversos tipos de escoamentos, sejam eles gasosos ou líquidos. Um delicado filamento metálico é aquecido por uma corrente elétrica a qual gera calor por efeito Joule e transfere parte dessa energia para o escoamento incidente, sendo esta troca de calor proporcional a velocidade do fluído, definindo assim o princípio básico de funcionamento da anemometria de fio quente. Quando este filamento é montado num circuito tipo ponte de Wheatstone, pode-se relacionar a troca de calor no filamento através da variação de sua resistência elétrica fazendo o uso de circuitos eletrônicos especiais. Este trabalho aborda os conceitos básicos da anemometria de fio quente, seus circuitos de controle principais e seus modos de operação, mostrando diferentes métodos para calibração de sondas de fio quente em escoamentos gasosos, além de apresentar uma metodologia completa para construção de um sistema básico de anemômetro de fio quente de temperatura constante. Dois dispositivos foram construídos e testados sendo avaliados quanto ao seu funcionamento e sua resposta em freqüência. Hot wire anemometers are sensitive instruments capable of measuring fluctuation of speed in many fluid flows, gaseous or liquid. A delicate metallic filament is heated by an electric current (Joule effect) and cooled by incident flow, this heat exchange is proportional of the fluid speed, defining the basic phenomenon of hot-wire anemometry. When this filament is mounted on an arm of Wheatstone bridge, the heat lost by the filament can be related its electric resistance when special electronic circuits are used. This work presents the concepts of hot-wire anemometry, its main control circuits and its operation mode, showing the basic methods for hot wire calibration with gaseous flows, besides presenting a complete methodology for construction of a basic constant temperature hot-wire anemometer system, based on the tests of two experimental circuits which are evaluated by electronic tests and its frequency response.

Three-dimensional (3D) surface anthropometry enables us to extend the study to 3D geometry and morphology of human body. The purpose of this study is to build a whole 3D body scanner. Using lasers and cameras mounted on a scanning platform moved by a single motor and controlled by an embedded controller, a device has been implemented to capture the shape of the entire human body. One application case study (body fat percentage) is presented. The results suggests that the developed scanner can be useful for that particular case study and other like size surveying and medicine. Um scanner antropométrico possibilita ampliar nossos estudos sobre geometria e morfologia tridimensional do corpo humano. O propósito desse estudo é construir um scanner 3D para todo o corpo humano. Utilizando lasers e câmeras instalados em uma plataforma movida por um único motor, controlado por um dispositivo dedicado, foi implementado um equipamento que permite a aquisição das formas do corpo inteiro. Uma aplicação para estudo de caso (determinação do percentual de gordura) é apresentada. Os resultados sugerem que o scanner desenvolvido pode ser útil para este caso de estudo em particular, além de outras aplicações tais como em censos antropométricos e em medicina.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:51Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004-11-26Bitstream added on 2014-06-13T20:21:19Z : No. of bitstreams: 1 cox_ph_dr_ilha.pdf: 744592 bytes, checksum: e56cc65fde2d2d185296645fd1550bdf (MD5) Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) É feita a análise dimensional da média coerente de eletrocardiogramas de alta resolução com o objetivo de definir parâmetros para a descrição detalhada dos deslocamentos e velocidades angulares durante a polarização cardíaca. No contexto de localização de componentes espectrais em alta freqüência, no plano tempo-freqüência, escalogramas de 64 linhas para as escalas e 300 colunas para o intervalo de amostragem da ativação ventricular ilustram com detalhes as perturbações na frente de onda da polarização cardíaca. No âmbito da Instrumentação Eletrônica, é especificado um eletrocardiógrafo para análise espectral, sem filtragem no sinal amplificado. No circuito digital deste aparelho é especificado um controlador de Acesso Direto à Memória, um controlador de comutador analógico e um controlador de conversor A/D, todos em FPGA. Aperfeiçoando Sistemas Digitais existentes para a análise wavelet de sinais em bases ortogonais, após estudo de arquiteturas existentes para a Transformada Wavelet Discreta, é proposta uma nova arquitetura. A nova arquitetura tem processamento assíncrono e calcula ambas as transformadas, direta e inversa, com pequenas modificações. Esta arquitetura apresenta características indispensáveis para análise e síntese em tempo real, fornecendo alta eficiência e boa precisão empregando-se elementos processadores em ponto fixo. Após estudo em Cálculo Numérico e Sistemas Digitais, é escrito o algoritmo que calcula e ao mesmo tempo sintetiza os coeficientes wavelet. É proposto o primeiro processador digital especialmente desenhado para análise e síntese wavelet em tempo real em um circuito integrado, o Analisador Wavelet. Dimensional analysis is performed on SAECGs electrocardiograms, defining parameters to describe angular paths and angular velocities on details, during cardiac polarization. To localize high frequency spectral components on the time-frequency plane, scalograms with 64 lines for scales and 300 columns for the sampling period on ventricular activation show on details the perturbations on cardiac polarization waveforms. In the ambit of Electronic Instrumentation, a spectral analysis electrocardiograph is specified, without filtering on the amplified signal. On the digital circuit, one FPGA DMA controller and one analog switch and A/D converter controller are specified. Improving digital systems for wavelet analysis on orthogonal bases, after acknowledge on present architectures for the Discrete Wavelet Transform, a new architecture is proposed. The new architecture has asynchronous processing and calculates both direct and inverse DWT with slight modifications. This architecture presents indispensable characteristics for real time analysis and synthesis, allowing to achieve high efficiency and good precision with fixed point processing elements. After detailed study in numerical calculus and digital systems, it is proposed an algorithm to calculate and synthesize wavelet coefficients at the same time. The first digital processor specially designed to perform wavelet analysis and synthesis in real time, in one integrated circuit, the Wavelet Analyzer, is proposed.

The present work describes a neural particle classifier system based on topological mapping of the segmented information provided by a high-energy calorimeter, a detector that measures the energy of incoming particles. The achieved classification efficiencies are above 97.50% for the higher energy particle beams, even when experimental data exhibit unavoidable contamination due to the particle beam generation process, what could jeopardize the classifier performance. Some deterioration in the performance for the lower energy range is also discussed. The reduction on the dimensionality of the data input space caused by the topological mapping may be very helpful when online implementation of the classifier is required. O presente trabalho apresenta um sistema classificador baseado em redes neurais aplicadas a um mapeamento topológico da informação segmentada fornecida por um calorimetro de altas energias. Este detector mede a energia das particulas incidentes em feixes experimentais. A eficiência de classificação atingida fica acima de 97,50% para feixes de mais alta energia, mesmo quando os dados experimentais apresentam uma inevitável contaminação ocasionada durante o processo de produção das partículas. Alguma deterioração da qualidade do classificador encontrada para feixes de mais baixa energia também é discutida. A redução no número de dimensões do espaço de entrada, causada pelo mapeamento topológico, pode ser muito importante quando a implementação do classificador para operação online for considerada.

Em muitas regiões do Brasil, tratores e implementos agrícolas têm sido usados para dar suporte aos diferentes sistemas de produção, sem uma adequação própria às condições de solo e clima. Para auxiliar os fabricantes e agricultores na solução de problemas em máquinas e implementos agrícolas, há necessidade de verificar o desempenho desses equipamentos e estabelecer condições de testes semelhantes àquelas em que estiveram sendo usados. Este trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho de um conjunto tratorimplemento agrícola, no campo, utilizando um sistema eletrônico de medições. A potência demandada pelos equipamentos foi calculada indiretamente, com os dados de rotação do motor e consumo de combustível, nas curvas de calibração do trator. O uso de instrumentação eletrônica permitiu que se tivesse uma grande capacidade de trabalho, em razão da facilidade de programação e operação da cadeia de medições. Os resultados de campo obtidos para esforço de tração líquida indicaram tendência de comportamento similar à dos calculados por meio de fórmulas, com uma correlação de 0,996. A metodologia utilizada nos testes de desempenho operacional do conjunto trator-implemento no campo indicou ser uma ferramenta de bastante utilidade, tanto para os usuários dos equipamentos, quanto para os fabricantes. Power machinery and implements are being used in many regions of Brazil to support different grain production systems without proper adaptation for working in different soil and weather conditions. To help farmers and manufacters solve problems related to equipments, a performance test needs to be working under a similar field condition. The objective of this research was to evaluate an in-field performance test, using an automatic data acquisition system. The engine power demanded was calculated indirectly, by using the engine rpm and the fuel consumption data on the tractor's calibration curves. The easiness of programming and operating the electronic instrumentation systems allowed to accomplish a great number of performance tests. The results showed very little difference between drawbar force measured and calculated obtaining 0.996 of correlation. The metodology used for in-field performance test showed to be a very powerfull tool to help farmers and the industry better manage their equipments and to improve performance.

A monitoragão eletrônica usando redes de sensores sem fio é uma área do conhecimento humano que vêm sendo investigada sob diversos aspectos tanto paxa averiguar seu funcionamento a priori quanto para avaliar suas aplicagões futuras. Este artigo visa, apresentar um projeto simples que permite explorar os conceitos físicos envolvidos na transmissão da informação via tecnologia sem fio. The electronic monitoring using wireless sensor network is a human knowledge that has boon investigated in order to improve their functional capabilities and incoming applications. This paper aim to present an educational system that able basic physics concept, concerned to the wireless sensor communications, to be more comprehensive.