Development of bolometric devices for far-infrared radiation detection

Orientador: Ioshiaki DoiTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoResumo: Este trabalho tem como objetivo a fabricação e caracterização de sensores térmicos descritos como bolométricos, que são dedicados a detecção da radiação infravermelha distante. Estes sensores são construídos a partir de técnicas de microfabricação, utilizando filmes finos seletivos a corrosão úmida. Estas microestruturas mecânicas são formadas sobre laminas de silício a partir de um ataque químico úmido sobre a superfície da mesma. Como estas estruturas são obtidas utilizando-se técnicas convencionais de fabricação de circuitos integrados, torna-se possível a integração monolítica de circuitos eletrônicos e dispositivos mecânicos, permitindo o desenvolvimento de microssistemas integrados. O ouro poroso ou "ouro negro" foi estudado e caracterizado, sendo utilizado como absorvedor de radiação e apresentou neste trabalho índices de absorção superiores a 80%. Foi desenvolvido também um processo para integrar este filme ao dispositivo. O silício policristalino, submetido a dopagem de boro, foi desenvolvido para se obter valores de TCR próximos a -2%K-1 e resistências abaixo de 1k'ômega'. Finalmente, foram desenvolvidos os layouts, fabricadas e testadas as microestruturas de diversas geometrias, como pontes, vigas, membranas, espiras, entre outras. Os dispositivos bolométricos testados apresentaram TCR de -2,54%K-1 , um tempo de resposta de aproximadamente 2 ms, uma responsividade de 0,35 V/W e uma detectividade específica de 6,04.109 mHz1/2W-1, quando submetido a uma radiação de 0,85 THzAbstract: This work has as a main goal the fabrication and characterization of thermal sensors, described as bolometrics, which are dedicated to detection of far infrared radiation. These sensors are fabricated using microfabrication techniques and the thin films are selectives to wet etching. These mechanical microstructures are formed on silicon wafers using a surface wet etching. As these structures are obtained using conventional techniques for CI's manufacturing, it becomes possible perform a monolithic integration of electronics and mechanical devices, allowing the integrated microsystems development. The porous gold or "gold black" used as a radiation absorber, was studied and characterized, and this study showed absorption index greater than 80%. Was developed a process to integrate this film to device. The doped polycrystalline silicon was performed to obtain TCR values near to -2% K-1 and resistance less than 1k'omega'. Finally, the layouts are designed, performed and tested the microstructure of various geometries such as bridges, beams, membranes, coils, among others. The devices tested presented TCR about -2.54% K-1, a response time of approximately 2 ms, responsivity about 0.35 V / W and specific detectivity about 6.04x109 mHz1/2W-1 when subjected to a 0,85 THz radiationDoutoradoEletrônica, Microeletrônica e OptoeletrônicaDoutor em Engenharia Elétric

Prédios inteligentes. Green buildings

Este artigo apresenta alguns dos benefícios e a aplicabilidade da automação predial e residencial, cuja denominação atual e Domótica. Esta tecnologia permite a integração dos serviços e tecnologias, aplicados a residências, escritórios, flats, apartamentos e casas com o propósito de automatizá-los buscando sempre como resultado principal um maior conforto, economia de energia eletrica, redução no consumo de recursos hídricos, segurança dos usuários e um gerenciamento mais centralizado e efetivo, integrando todas as soluções de automação. Serão apresentadas as varias classes de aplicação para a criação dos chamados “prédios inteligentes”, assim como as diversas tecnologias desenvolvidas para esta finalidad

Aplicação de automação e microeletrônica na melhoria da eficiência energética em prédios públicos

Este artigo apresenta um estudo de consumo de energia elétrica no Brasil, levando-se em consideração o gasto público com este item. Atualmente é verificado um crescente aumento de demanda no setor elétrico brasileiro, o que acarreta em um investimento no setor de modo a atender os consumidores. Visto que a realidade do setor público, não diferindo dos outros consumidores, possui a energia eléctrica como a fonte energética mais utilizada atualmente, correspondendo a 87,4% comparado a outros tipos de fontes energéticas, por exemplo combustíveis fósseis (BEN, 2012). Cada vez mais procura-se meios para que se obtenha um sistema mais eficiente o que implica diretamente na redução dos custos relativos ao investimento no setor elétrico, redução na manutenção das instalações elétricas e consumo de energia elétrica

A eficiência energética como ferramenta de gestão na redução de custos na Universidade Tecnológica Federal do Paraná Câmpus Campo Mourão / Energy efficiency as a management tool in cost reduction at the Universidade Tecnológica Federal do Paraná Câmpus Campo Mourão

A energia elétrica representa um dos principais gastos dos prédios públicos, e por essa razão é responsabilidade dos gestores e servidores públicos assegurarem o melhor uso desse recurso. O Governo Federal vem adotando um conjunto de iniciativas com o objetivo de tornar mais eficiente, sob diversos aspectos, a gestão da energia em todos os órgãos da Administração Pública Federal. Destacam-se práticas que envolvem critérios de sustentabilidade, especialmente as que contemplam a preservação de recursos naturais, seja evitando o uso de combustíveis fósseis, através da expansão de fontes renováveis, ou realizando revisão de padrões de consumo por intermédio da eficiência energética. Neste contexto, buscar ações inovadoras e economicamente sustentáveis de eficiência energética é primordial para as organizações públicas. O objetivo deste trabalho é apresentar uma análise sobre o consumo de energia elétrica e seus custos na Universidade Tecnológica Federal do Paraná Câmpus Campo Mourão. A partir do diagnóstico energético realizado no câmpus, foram elencadas como prioritárias as intervenções na iluminação e nos aparelhos de ar condicionado considerando seus potenciais de economia, os quais contribuirão para o aumento da eficiência energética, com a consequente redução na demanda e no consumo de energia elétrica, e principalmente na redução dos gastos com este insumo na instituição

Modelo de reconhecimento de padrão na relação da insuficiência da veia safena interna com o quadro clínico na doença venosa crônica / Pattern recognition model in the relationship of insufficiency of the internal safene vein with the clinical framework in chronic venous disease

A Doença Venosa Crônica (DVC) é uma alteração no funcionamento do sistema venoso causada por incompetência valvular, podendo afetar o sistema venoso superficial, profundo ou ambos. A presença de varizes nos membros inferiores pode ser o principal componente. A DVC atinge pessoas pelo mundo todo com alta prevalência e é a doença vascular mais comum, sendo o dia-dia do especialista. O tratamento apresenta grandes desafios, não por sua complexidade, mas, por falhas que começam nas campanhas do SUS, na orientação e nos cuidados com o paciente. Por fim, soma-se a falta de incentivos para aumentar o entusiasmo dos médicos especialistas. Esse estudo objetiva traduzir a DVC em um modelo de reconhecimento de padrão na relação da insuficiência da Veia Safena Interna (VSI) com o quadro clínico, associando o grau da doença à indicação do tratamento, na perspectiva de evitar as complicações. A amostra contou com 91 pacientes, submetidos ao exame de ultrassonografia vascular com Doppler, num total de 117 membros inferiores apresentando insuficiência de VSI e, obrigatoriamente, com insuficiência da junção safenofemoral. Todos foram classificados clinicamente pela CEAP e divididos em dois grupos, G_0 (doença leve - C2 e C3) e G_1 (doença grave (C4, C5 e C6). Para o tratamento dos dados optou-se por aplicar dois métodos de reconhecimento e classificação de padrões, Regressão Logística e Análise Discriminante com Escore Quadrático. Para cada método aplicado foi utilizado a técnica de leave-one-out, com o intuito de conseguir o erro real nas taxas de classificação dos modelos. Todos os modelos gerados apresentaram resultados satisfatórios tendo uma classificação média superior a 80% de acertos, tendo em vista a utilização do método de leave-one-out. Após a observação, o perfil sociodemográfico encontrado foi de paciente feminino, multípara, com idade em torno de 50 anos, com tendência à obesidade, de baixa renda, pouca escolaridade e apresenta doença avançada (C4,5,6)

Sistema baseado em lógica fuzzy em FPGA para processamento e análise de sinais eletrocardiográficos patológicos / fuzzy logic based system in FPGA for processing and analysis of pathological electrocardiographic signals

A interpretação de sinais eletrocardiográficos (ECG) é uma tarefa complexae que ocasionalmente contém erros devidos ao fator humano; a detecção e análise automática de parâmetros de ECGseria uma forma de minimizar tais erros.O objetivo deste trabalho foi projetar e implementar um sistema baseado em Lógica Fuzzy em FPGA para o processamento e análise de sinais eletrocardiográficos patológicos. Com o auxílio da plataforma Intel® Quartus®, para desenvolvimento em FPGA, e do software MATLAB (academic use), com o toolbox Fuzzy Logic Designer para simulação de sistemas fuzzy, implementou-se um sistema Fuzzy modular implementado em FPGA para a detecção de cardiopatias em sinais ECGs, limitando-se aos parâmetros de duração e amplitude da onda P destes sinais. A limitação de parâmetros possibilitou adquirir um resultado satisfatório no quesito de classificação das cardiopatias (negativo, suspeito ou positivo), no entanto houve divergências entre o sistema simulado no MATLAB e na plataforma Quartus® em relação a saídadefuzzificada, dado a natureza da implementação de descrição de hardware. A proposta modular é promissora, necessitando o estudo dasfunções de pertinência, base de regras e conhecimento para ampliar os auxílios das interpretações relacionadas aos outros parâmetros contidos em um eletrocardiograma

Controle de exaustão de uma caldeira movida a cavaco buscando eficiência energética / Exhaustion control of a boiler moved to cavaco seeking energy efficiency

Atualmente, as empresas buscam mais eficiência em seus processos para se manterem competitivas no mercado. Para isso, existe a necessidade de buscar novos métodos de inovação para se alcançar essa eficiência, tendo em vista principalmente um retorno financeiro. Nessa busca por eficiência o mundo observa atentamente novas maneiras de aproveitar melhor a energia utilizada, para que as máquinas se movimentem, podendo ser elétrica, térmica ou eólica. Nesse projeto, o foco é voltado para a eficiência e para o consumo de energia elétrica na área industrial, mais especificamente na geração de vapor. Sendo assim, o objetivo deste trabalho é a instalação de um inversor de frequência em um motor de exaustor de tiragem, com o intuito de eliminar controles eletromecânicos que restringem a tiragem de ar conhecidos como damper. Assim, o inversor irá fazer o controle de velocidade do exaustor em questão proporcionando economia de energia elétrica e melhoria no controle da tiragem de ar, além da eliminação de alguns dispositivos eletromecânicos que necessitam de constantes manutenções preventivas

Implementação e testes de algoritmo de extração de parâmetros de ECG através de transformada wavelet / Implementation and tests of algorithm for extraction of ECG parameters using wavelet transforms

A transformada Wavelet é um método matemático muito promissor para a análise em tempo-frequência que decompõe o sinal em coeficientes que descrevem seus detalhes em diferentes instantes de tempo, fazendo assim uma análise em tempo-escala. Neste trabalho se propõe a utilização de transformadas Wavelet discretas para detecção automática dos pontos característicos do eletrocardiograma. Para tal objetivo utilizou-se a transformada Wavelet discreta de Daubechies 6 na detecção da onda T e o complexo QRS.  A implementação do  algoritmo  fora  realizada  no  software  MATLAB,  o mesmo  faz  a decomposição de cinco níveis do sinal, utilizando o detalhe de terceiro nível para a detecção do complexo QRS,  e a  quinta aproximação  para detecção da onda T.  O resultado da aplicação do algoritmo apresenta pequenos erros em relação a posição dos pontos e um erro na detecção do pico R em sua sétima ocorrência na amostra utilizada, devido a magnitude do ponto S nesse evento ser maior que a do ponto R. A estrutura iterativa do algoritmo permite a implementação do mesmo em  dispositivos microcontrolados  para detectar arritmias cardíacas

Implementação e testes de algoritmo de extração de parâmetros de ECG através de transformada wavelet / Implementation and tests of algorithm for extraction of ECG parameters using wavelet transforms

A transformada Wavelet é um método matemático muito promissor para a análise em tempo-frequência que decompõe o sinal em coeficientes que descrevem seus detalhes em diferentes instantes de tempo, fazendo assim uma análise em tempo-escala. Neste trabalho se propõe a utilização de transformadas Wavelet discretas para detecção automática dos pontos característicos do eletrocardiograma. Para tal objetivo utilizou-se a transformada Wavelet discreta de Daubechies 6 na detecção da onda T e o complexo QRS.  A implementação do  algoritmo  fora  realizada  no  software  MATLAB,  o mesmo  faz  a decomposição de cinco níveis do sinal, utilizando o detalhe de terceiro nível para a detecção do complexo QRS,  e a  quinta aproximação  para detecção da onda T.  O resultado da aplicação do algoritmo apresenta pequenos erros em relação a posição dos pontos e um erro na detecção do pico R em sua sétima ocorrência na amostra utilizada, devido a magnitude do ponto S nesse evento ser maior que a do ponto R. A estrutura iterativa do algoritmo permite a implementação do mesmo em  dispositivos microcontrolados  para detectar arritmias cardíacas

Economia de água na lavagem doméstica de roupas: Alternativas de tratamento do efluente para viabilização da recirculação e reuso / Water and its various uses: alternatives and innovations for economy through reuse

Atualmente, muito tem se falado sobre o cenário futuro da água potável no planeta. Especialistas alertam para o vertiginoso crescimento populacional e a falta de uma efetiva atuação para se preservar este bem tão valioso. Algumas regiões, já enfrentam escassez ou total falta de água adequada ao consumo humano. Apesar de existirem tentativas para se reverter esse quadro, até o presente momento as soluções mais efetivas tem sido a economia de água já tratada e ou a melhoria dos processos de tratamento.Assim sendo, no âmbito da pesquisa científica todas as iniciativas visando produzir métodos que auxiliem tal intento, são extremamente aconselháveis. O presente trabalho teve como objetivo ilustrar um sistema destinado ao processamento de água ou efluentes que buscam melhorar a qualidade ou a disponibilidade deste fluido imprescindível à existência na Terra.São abordadas as modalidades de reuso e suas exigências, bem como benefícios e possíveis problemas envolvidos. Além disso, são apresentadas algumas patentes de invenção encontradas na base de dados do INPI (Instituto Nacional da Propriedade Industrial). Elas tratam de equipamentos que possibilitam o reuso nos âmbitos residencial e comercial