abstract: There is a tremendous need for wireless biological signals acquisition for the microelectrode-based neural interface to reduce the mechanical impacts introduced by wire-interconnects system. Long wire connections impede the ability to continuously record the neural signal for chronic application from the rodent's brain. Furthermore, connecting and/or disconnecting Omnetics interconnects often introduces mechanical stress which causes blood vessel to rupture and leads to trauma to the brain tissue. Following the initial implantation trauma, glial tissue formation around the microelectrode and may possibly lead to the microelectrode signal degradation. The aim of this project is to design, develop, and test a compact and power efficient integrated system (IS) that is able to (a) wirelessly transmit triggering signal from the computer to the signal generator which supplies voltage waveforms that move the MEMS microelectrodes, (b) wirelessly transmit neural data from the brain to the external computer, and (c) provide an electrical interface for a closed loop control to continuously move the microelectrode till a proper quality of neural signal is achieved. One of the main challenges of this project is the limited data transmission rate of the commercially available wireless system to transmit 400 kbps of digitized neural signals/electrode, which include spikes, local field potential (LFP), and noise. A commercially available Bluetooth module is only capable to transmit at a total of 115 kbps data transfer rate. The approach to this challenge is to digitize the analog neural signal with a lower accuracy ADC to lower the data rate, so that is reasonable to wirelessly transfer neural data of one channel. In addition, due to the limited space and weight bearing capability to the rodent's head, a compact and power efficient integrated system is needed to reduce the packaged volume and power consumption. 3D SoP technology has been used to stack the PCBs in a 3D form-factor, proper routing designs and techniques are implemented to reduce the electrical routing resistances and the parasitic RC delay. It is expected that this 3D design will reduce the power consumption significantly in comparison to the 2D one. The progress of this project is divided into three different phases, which can be outlined as follow: a) Design, develop, and test Bluetooth wireless system to transmit the triggering signal from the computer to the signal generator. The system is designed for three moveable microelectrodes. b) Design, develop, and test Bluetooth wireless system to wirelessly transmit an amplified (200 gain) neural signal from one single electrode to an external computer. c) Design, develop, and test a closed loop control system that continuously moves a microelectrode in searching of an acceptable quality of neural spikes. The outcome of this project can be used not only for the need of neural application but also for a wider and general applications that requires customized signal generations and wireless data transmission. / Dissertation/Thesis / M.S. Electrical Engineering 2012

Submitted by Diogo Barreiros (diogo.barreiros@ufba.br) on 2017-02-09T18:53:31Z No. of bitstreams: 1 Carlos Castelo Branco Caldas Neto.pdf: 3406573 bytes, checksum: 989e2168ab7188877e29843add45876b (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-02-10T11:24:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Carlos Castelo Branco Caldas Neto.pdf: 3406573 bytes, checksum: 989e2168ab7188877e29843add45876b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-10T11:24:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carlos Castelo Branco Caldas Neto.pdf: 3406573 bytes, checksum: 989e2168ab7188877e29843add45876b (MD5) / Atualmente, diversas transações que envolvem utilização de serviços governamentais, bancários ou comerciais são realizados eletronicamente e assinados de forma digital. No Brasil, desde 2001, documentos assinados com certificados digitais ICP-Brasil têm validade legal e, recentemente, têm se difundido muito devido a ações de fomento realizadas pelo governo que são visíveis em leis, normas e na utilização de documentos como e-CPF, e-CNPJ e doravante o Registro Único de Identidade Civil (RIC). Os documentos supracitados são cartões inteligentes (ou smart cards) que armazenam certificados digitais e, consequentemente, podem ser usados para realizar assinatura digital. Embora leitores de smart cards (também conhecidos como CAD – Card Acceptance Device) estejam populares e venham sendo utilizados, como é possível constatar, por exemplo, na Receita Federal e na Justiça Superior, a grande maioria os leitores de cartões inteligentes atualmente disponíveis funcionam apenas ligados a computadores pessoais. A grande popularização de tablets e telefones celulares inteligentes (ou smart phones) tem gerado uma forte tendência de utilização destes dispositivos móveis para a realização de transações eletrônicas como compras, transferências bancárias, envio de e-mails e outros. Dessa forma, é desejável assinar documentos digitalmente, através de um certificado digital armazenado em um cartão inteligente, a partir de um dispositivo móvel, como por exemplo, um celular. Este trabalho apresenta o projeto e implementação de um dispositivo leitor e escritor portátil de cartões inteligentes, denominado SCREADMOD (Smart Card Reader for Mobile Devices). Ele foi desenvolvido para ser acoplado e/ou utilizado de forma integrada com objetos inteligentes (celulares, computadores pessoais, tablets PC?s, etc.), que possam se comunicar utilizando a tecnologia de comunicação sem fios Bluetooth. Para demonstrar a viabilidade técnica do protótipo, um exemplo de aplicativo que executa sobre o sistema operacional móvel Android foi desenvolvido.

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2003 / Inclui bibliografias / As companhias de distribuição de energia elétrica no Brasil vêm enfrentando grandes desafios. Atropeladas pela crise de energia pela qual o país passou recentemente e pelas novas regras de atuação decorrentes do processo de privatização, elas estão atualm / The electric energy distribution companies are facing great challenges, especially in Brazil. Run over by the crisis of energy by which the country has recently gone through and because of the new current rules of acting resulting from the privatization p

Dois dispositivos de comunicação sem fio populares são considerados nesta pesquisa. Em primeiro lugar, o fone de ouvido que utiliza tecnologia Bluetooth, sendo um dos acessórios móveis mais econômicos do mercado e os óculos para dispositivos de comunicação que são uma representação da nova visão futurista. A absorção de ondas eletromagnéticas na cabeça humana durante um certo período de tempo, pode conduzir a problemas de saúde. A Taxa de Absorção Específica (SAR) foi simulada em quatro modelos diferentes para duas abordagens que realizam variações nos parâmetros dielétricos dos tecidos da cabeça. Estes resultados foram comparados com as recomendações internacionais (IEC 62209-2, 2010; ICNIRP, 2009; IEEE C95.1,2005; WHO, 2006; IEEE, 2002). O primeiro modelo utilizado foi o Manequim Antropomórfico Específico (SAM phantom), bem como três modelos realistas de cabeça humana (ou seja, um adulto de 34 anos e duas crianças de 10 e 6 anos). As simulações foram executadas utilizando o método de diferenças finitas (FDTD) e a frequência usada para alimentar as antenas foi de 2,45 GHz. Além disso foram feitas medidas experimentais de potência transmitida pelo dispositivo Bluetooth. / Two popular wireless communication devices are considered in this research. Firstly, the handset Bluetooth which is one of the most economic mobile accessories and the eyewear Communicating Device which are a representation of the new futuristic vision. It is well known that the absorption of electromagnetic waves on the human head for a certain period of time may lead to health problems such as headaches. The Specific Absorption Rate (SAR) is simulated to four different head models for two approaches that perform variations in the dielectric parameters in the head tissues and compared with the available international recommendations (IEC 62209-2, 2010; ICNIRP, 2009; IEEE C95.1,2005; WHO, 2006; IEEE, 2002). The first model used is the Specific Anthropomorphic Mannequin (SAM phantom), as well as three realistic models of human head (i.e., a 34 years old adult and two children of 10 and 6 years old). The simulations were performed using the finite difference time domain (FDTD) method and the frequency used to feed the antennas was 2.45 GHz. Experimental measurements of transmission power in Bluetooth device are also described.

Orientador: Prof. Dr. Ivan Roberto Santana Casella / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2016. / Atualmente existem diversos padrões de redes sem fio destinados ao monitoramento de sensores em aplicações de redes sem fio. O Bluetooth Low Energy (BLE) e o Zigbee são duas tecnologias em destaques que estão sendo amplamente empregadas em Smart Grids e Internet of Things (IOT) e foram desenvolvidas para o envio rápido de pequenos pacotes de dados em baixa latência com suporte a elevados números de nós operando em baixo consumo de energia. A degradação da potência de um sinal de rádio transmitido por dispositivos Bluetooth Low Energy e Zigbee pode ser ocasionada pela existência de objetos (paredes, portas, janelas e vegetações) que interferem na livre propagação do sinal eletromagnético. O objetivo deste trabalho foi analisar e comparar, através de uma modelagem computacional, os impactos da atenuação do sinal de rádio de redes sem fio BLE e Zigbee operando em ambiente indoor. Foram medidos os valores da potência do sinal recebido, relação sinal-ruído, taxa de dados e taxa de erro de bit estimada para diferentes fatores de perda de percurso e considerado o efeito de Shadowing.A modelagem computacional foi desenvolvida com auxílio do software OPNET Modeler e contemplou algoritmos que simulam as camadas PHY, MAC e enlace do BLE e do Zigbee, que permitiu analisar o comportamento das redes sem fio durante as trocas de pacotes de dados entre os dispositivos móveis. Além das simulações computacionais, foram feitos experimentos práticos com redes sem fio BLE e Zigbee localizadas em ambiente indoor em zona urbana. Os resultados das medições em campo foram comparadas e configuradas no modelagem computacional. Desta forma, foram criados modelos computacionais do BLE e Zigbee que descrevem parcialmente os mesmos comportamentos das redes sem fio ensaiadas nos experimentos práticos, o que tornou os resultados das simulações da modelagem computacional muito mais realistas. Através destes novos modelos computacionais, foi possível medir, comparar e analisar o desempenho das redes sem fio BLE e Zigbee em ambiente indoor. e da taxa de dados e provoca um aumento de BER à medida que o receptor se distância do transmissor em uma rede de dispositivos BLE e a adição do Shadowing tornou os resultados da modelagem computacional muito mais realista. Além das análises, este trabalho contribuiu com detalhes do desenvolvimento da modelagem computacional do BLE e Zigbee que foi realizado.Os resultados das simulações demonstraram que o aumento do fator de perda de percurso causou uma redução significativa da potência de recebimento e da taxa de dados e provoca um aumento de BER à medida que o receptor se distância do transmissor em uma rede de dispositivos BLE e a adição do Shadowing tornou os resultados da modelagem computacional muito mais realista. Além das análises, este trabalho contribuiu com detalhes do desenvolvimento da modelagem computacional do BLE e Zigbee que foi realizado. / Currently there are different standards of wireless networks for the sensors monitoring in wireless networking applications. Bluetooth Low Energy (BLE) and Zigbee are two technologies widely used in Smart Grids and Internet of Things (IOT) and were developed for the fast sending of small data packets at low latency with high numbers of nodes operating in low energy consumption. The degradation of the power of a radio signal transmitted by a BLE and Zigbee devices can be caused by the existence of objects, walls, doors, windows and vegetation, that interfere with the free propagation of electromagnetic signals. The objective of this work was to analyze and compare, through computer simulations, the radio signal attenuation of wireless networks BLE and Zigbee when operating in indoor environment. The value of the received signal strength, signal to noise ratio, data rate and bit error rate estimated for different path loss factors were measured and considered the effect of shadowing. The computer simulations was developed with the help of OPNET Modeler software, which included algorithms that simulate the PHY, MAC and Link Layer of the BLE and Zigbee, which allowed analyzing the behavior of wireless networks for the exchange of data packets between the mobile devices. In addition to the computer simulations were made practical experiments with wireless networks BLE and Zigbee located in indoor environment in urban areas. The results of field measurements were compared and set in computational modeling. Thus they were created computer models of BLE and Zigbee that describe partially the same behaviors of the tested wireless networks in the field via practical experiments, which made the simulation results of computer modeling more realistic. Through these new computer models were possible to measure, compare and analyze the performance of wireless networks BLE and Zigbee in indoor environment. The results of computer simulations have shown that increasing the path loss factor caused a significant reduction in received power and data rate and causes an increased BER when the receiver is away from the transmitter in a network BLE devices and adding the shadowing in computer simulations became more realistic results. In addition, this work contributed to the development details of computational modeling of BLE and Zigbee.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-02-14T03:09:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 343672.pdf: 2205846 bytes, checksum: a84be6996ab689a382d1b60ec379c1db (MD5) Previous issue date: 2016 / Dados operacionais são fundamentais para o planejamento e gerenciamento de sistemas de transporte público coletivo. No entanto, o emprego de métodos tradicionais de levantamento de dados apresenta altos custos orçamentários e ineficiência quanto a obtenção de dados como origens e destinos de passageiros. Observa-se, por outro lado, que a crescente popularidade de dispositivos móveis como smartphones possibilita um novo método de levantamento de dados de utilização de ônibus através de uma estratégia de crowdsensing que emprega os dispositivos móveis portados pelos passageiros como plataforma de aquisição de dados.Dentre as tecnologias de comunicação disponibilizadas pelos dispositivos, Bluetooth provê suporte à comunicação de dados com baixo custo e baixo consumo de energia. Neste trabalho, propõe-se um sistema de aquisição de dados operacionais do transporte coletivo através do uso de smartphones portados pelos passageiros. Com o propósito de avaliar a adequabilidade de tal tecnologia no problema de aquisição de dados de ônibus, implementa-se um protótipo, sobre o qual realiza-se uma série de testes de desempenho e consumo de energia. A estratégia de coleta de dados de interesse é avaliada através da utilização do protótipo do aplicativo em simulação de itinerários, onde são obtidos resultados que indicam a viabilidade da arquitetura proposta.<br> / Abstract : Operational data are a key point on planning and maintenance of bus public transit systems. However, the employment of conventional gathering data methods presents high budget costs and inefficiency on gathering data such as origins and destinations of passengers.On the other hand, we note that the growing popularity of mobile devices, such as smartphones, allows a new data gathering method of bus usage through a crowdsensing strategy, which employs the passengers's mobile devices as data gathering plataform.Among the available smartphone communication technologies, Bluetooth provides data communication with low cost and low power.In this work, we propose a data gathering system of public bus usage based on passenger's smartphones. In order to evaluate the proposal's suitability, a prototype is implemented for performance tests and power consumption evaluation. The proposed data acquisition strategy is evaluated through trials of the prototype in itinerary simulations, obtaining results that indicate the viability of our proposal.

For every year the importance of lowering energy consumptionof our devices gets more important. Wireless devicesget smaller which leads to the fact that they need smallerbatteries than earlier versions. At the same time the customersstill have high requirements on the battery time. So what followsis that new technologies are needed to meet the customerrequirements by lowering the energy consumption for the devicesto maintain the same battery time as earlier.Today it is very common that these wireless devices makesuse of the wireless Bluetooth protocol in order to communicatewith other devices, for example with a mobile application.Bluetooth is in many cases more energy consuming thannecessary. In this report the wireless Bluetooth Low Energyprotocol will be tested and evaluated to see if the energy consumptionof a battery driven ground station for weather measurementscan be reduced.

Dois dispositivos de comunicação sem fio populares são considerados nesta pesquisa. Em primeiro lugar, o fone de ouvido que utiliza tecnologia Bluetooth, sendo um dos acessórios móveis mais econômicos do mercado e os óculos para dispositivos de comunicação que são uma representação da nova visão futurista. A absorção de ondas eletromagnéticas na cabeça humana durante um certo período de tempo, pode conduzir a problemas de saúde. A Taxa de Absorção Específica (SAR) foi simulada em quatro modelos diferentes para duas abordagens que realizam variações nos parâmetros dielétricos dos tecidos da cabeça. Estes resultados foram comparados com as recomendações internacionais (IEC 62209-2, 2010; ICNIRP, 2009; IEEE C95.1,2005; WHO, 2006; IEEE, 2002). O primeiro modelo utilizado foi o Manequim Antropomórfico Específico (SAM phantom), bem como três modelos realistas de cabeça humana (ou seja, um adulto de 34 anos e duas crianças de 10 e 6 anos). As simulações foram executadas utilizando o método de diferenças finitas (FDTD) e a frequência usada para alimentar as antenas foi de 2,45 GHz. Além disso foram feitas medidas experimentais de potência transmitida pelo dispositivo Bluetooth. / Two popular wireless communication devices are considered in this research. Firstly, the handset Bluetooth which is one of the most economic mobile accessories and the eyewear Communicating Device which are a representation of the new futuristic vision. It is well known that the absorption of electromagnetic waves on the human head for a certain period of time may lead to health problems such as headaches. The Specific Absorption Rate (SAR) is simulated to four different head models for two approaches that perform variations in the dielectric parameters in the head tissues and compared with the available international recommendations (IEC 62209-2, 2010; ICNIRP, 2009; IEEE C95.1,2005; WHO, 2006; IEEE, 2002). The first model used is the Specific Anthropomorphic Mannequin (SAM phantom), as well as three realistic models of human head (i.e., a 34 years old adult and two children of 10 and 6 years old). The simulations were performed using the finite difference time domain (FDTD) method and the frequency used to feed the antennas was 2.45 GHz. Experimental measurements of transmission power in Bluetooth device are also described.

Epilepsy is a disability with a large research field but yet with little knowledge and understanding about finding a cure. The common idea as to why an epileptic seizure is triggered is because of over activity in the neurons of the brain. More than 60 000 people in Sweden suffer from epilepsy. Damages from an epileptic seizure can be life threatening if left uncontrolled and a solution is needed in order to detect and alarm if a seizure has appeared. This project refers to building a system that can detect a seizure and locate the position of the patient having the seizure. This system also creates the possibility for a contact person to take part of the information. As there were no persons with the diagnose epilepsy at hand, the project group decided that simulated seizures were necessary. Development of the system has been categorised into three subsystems. The subsystems are a bracelet unit, a mobile application and a cloud-service. The projects subsystems were developed and the system was completed. A bracelet unit was created. This bracelet is able to detect if an epileptic seizure has occurred. A Bluetooth low energy connection between the bracelet and the mobile application was enabled making it possible for an alarm to be sent to a contact person during a seizure.

As the growth and enthusiasm for IoT increases, energy consumption and efficiency is of immense importance in order to develop maintainable and dependable sensor networks. In this thesis, we implement and evaluate a wireless sensor network using Bluetooth Low Energy (BLE) as the communication standard with regards to energy consumption and range capabilities. We found BLE to be a highly viable option for such systems, yielding long battery life for systems where long-range capabilities are not needed.