Este trabalho consiste na elaboração de um conjunto de sistemas eletro-eletrônicos. aplicados principalmente na área de ótica, com a finalidade de se criar recursos tais que possibilitem a realização de experimentos com maior facilidade. confiabilidade e versatilidade. Ele está dividido em 2 partes principais. A primeira apresenta a construção de um sistema completo para acionamento de um laser de Argônio/Criptônio incluindo fonte de alimentação e cavidade ressonante com a utilização de um tubo importado. A segunda consta de um sistema de aquisição de dados baseado em um microcomputador da linha IBM-PC/XT-AT com um modulo para aquisição de pulsos rápidos, placa de interface para o microcomputador e software de controle. / This work describes the development of a electric-electronically system applied principally in the Optics area. Its purpose is to create the means such that experiments can be realized with greater facility, reliability and versatility. It is divided into two parts. The first introduces the construction of an Argon/Krypton laser system its power supply and the resonance cavity, with the use of an import tube. The second consists of a data acquisition system, based on an IBM-PC/XT-AT microcomputer, with a module for fast pulse acquisition, an interface board to the microcomputer and control software.

No presente trabalho descreve-se: a determinação da permitividade dielétrica complexa através de medidas de fase; a aplicação de técnicas de correlação e análise em séries de Fourier, para a determinação da fase, amplitude, qualidade e deformação do sinal atrasado; os circuitos eletrônicos do medidor de fase e do oscilador de U.B.F. programável; a programação desenvolvida em FORTRAN IV e MACRO-ASSEMBLER para o computador PDP 11/45, utilizado para operar o medidor de fase e o oscilador de U.B.F. / In the present work we describe: the determination of the complex dielectric permittivity by phase shift measurements; the application of correlation and Fourier series analyses to determine the phase shift, amplitude, quality and deformation of the shifted signal; the designed electronic hardware of the phase meter and programmb1e ultra-low frequency oscillator; the developed software written in FORTRAN IV and MACRO- ASSEMBLER for PDP 11/45, to operate the phase meter

Neste trabalho descrevemos o desenvolvimento de um analisador de altura de pulsos. Este aparelho é essencial no estudo de sinais oriundos de sensores que detectam fenômenos físicos e codificam as informações na amplitude dos pulsos que fornecem na saída. O sistema compõe-se de um módulo de entrada de sinais conectado a um módulo de controle baseado no microprocessador 8085ª capaz de memorizar pulsos com até 1 uS de largura em 256 canais com resolução melhor que 20mV. Um módulo de comunicação dotado de interface serial é usado para transferência de dados para outros dispositivos através do protocolo RS232c. O módulo de operação e monitoração munido de teclado hexadecimal e saída analógica possibilita a visualização das curvas coletadas num monitor XY. A arquitetura do aparelho e os programas desenvolvidos para este sistema de baixo custo foram otimizados de forma a produzir um tempo morto típico de aproximadamente 100 uS. Como aplicação ele foi utilizado para levantamento de curvas no Laboratório de espelhamento de raios-x a baixo ângulo deste Departamento. O desempenho do aparelho foi testado através de comparações entre seus dados e os obtidos através de um similar, um PHA Northern modelo NS633, e conclui-se pela sua eficiência / This work describes the development of a Pulse height analyzer. This equipment is essential to analyze data coming from detectors producing information codified in pulse amplitudes. The system developed consist of a Signal input module connected to a controller module based on a 8085A microprocessor capable to memorize pulses up to 1 us in 256 channels with a resolution better than 20mV. A Communication module with a serial interface is used for data transfer to a host computer using RS232c protocol. The monitoring and operation module consist of a hexadecimal Keyboard, a 6 digit 7-segment display and a XY monitor. The hardware and the software designed for this low cost system were optimized to obtain a typical dead time of approximately 100 uS. As application, this device was used to acquire curves at the Small Angle x-ray scattering laboratory in this Department. The apparatus performance was tested by comparing its data with a Northern Pulge height analyzer model NS633 output, with favorable results

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.

Orientador: Edson Del Rio Vieira / Banca: Sérgio Said Mansur / Banca: Marcello Augusto F. de Medeiros / Resumo: 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. / Abstract: 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. / Mestre

No presente trabalho descreve-se: a determinação da permitividade dielétrica complexa através de medidas de fase; a aplicação de técnicas de correlação e análise em séries de Fourier, para a determinação da fase, amplitude, qualidade e deformação do sinal atrasado; os circuitos eletrônicos do medidor de fase e do oscilador de U.B.F. programável; a programação desenvolvida em FORTRAN IV e MACRO-ASSEMBLER para o computador PDP 11/45, utilizado para operar o medidor de fase e o oscilador de U.B.F. / In the present work we describe: the determination of the complex dielectric permittivity by phase shift measurements; the application of correlation and Fourier series analyses to determine the phase shift, amplitude, quality and deformation of the shifted signal; the designed electronic hardware of the phase meter and programmb1e ultra-low frequency oscillator; the developed software written in FORTRAN IV and MACRO- ASSEMBLER for PDP 11/45, to operate the phase meter

Neste trabalho descrevemos o desenvolvimento de um analisador de altura de pulsos. Este aparelho é essencial no estudo de sinais oriundos de sensores que detectam fenômenos físicos e codificam as informações na amplitude dos pulsos que fornecem na saída. O sistema compõe-se de um módulo de entrada de sinais conectado a um módulo de controle baseado no microprocessador 8085ª capaz de memorizar pulsos com até 1 uS de largura em 256 canais com resolução melhor que 20mV. Um módulo de comunicação dotado de interface serial é usado para transferência de dados para outros dispositivos através do protocolo RS232c. O módulo de operação e monitoração munido de teclado hexadecimal e saída analógica possibilita a visualização das curvas coletadas num monitor XY. A arquitetura do aparelho e os programas desenvolvidos para este sistema de baixo custo foram otimizados de forma a produzir um tempo morto típico de aproximadamente 100 uS. Como aplicação ele foi utilizado para levantamento de curvas no Laboratório de espelhamento de raios-x a baixo ângulo deste Departamento. O desempenho do aparelho foi testado através de comparações entre seus dados e os obtidos através de um similar, um PHA Northern modelo NS633, e conclui-se pela sua eficiência / This work describes the development of a Pulse height analyzer. This equipment is essential to analyze data coming from detectors producing information codified in pulse amplitudes. The system developed consist of a Signal input module connected to a controller module based on a 8085A microprocessor capable to memorize pulses up to 1 us in 256 channels with a resolution better than 20mV. A Communication module with a serial interface is used for data transfer to a host computer using RS232c protocol. The monitoring and operation module consist of a hexadecimal Keyboard, a 6 digit 7-segment display and a XY monitor. The hardware and the software designed for this low cost system were optimized to obtain a typical dead time of approximately 100 uS. As application, this device was used to acquire curves at the Small Angle x-ray scattering laboratory in this Department. The apparatus performance was tested by comparing its data with a Northern Pulge height analyzer model NS633 output, with favorable results

Este trabalho descreve o projeto e a implementação de instrumentação eletrônica dedicada para neurobiofísica, com foco para pesquisas em codificação neural com invertebrados. Foram desenvolvidos sistemas de tempo real, controlados por computador, para a aquisição de tempos de disparo de spikes neurais oriundos de neurônios do cérebro de moscas, e para a geração de sinais de controle de estímulos visuais gerados a uma taxa de varredura vertical de 500Hz, usado para estimulações visuais em invertebrados. Estes sistemas possuem hardware dedicado, incluindo front end analógico, hardware digital baseado em FPGAs, hospedado em microcomputador IBM/PC compatível, que prove a interface do sistema com o usuário. Dois protótipos foram construídos, sendo o primeiro com ênfase em hardware dedicado, e o segundo com ênfase em sistema operacional de tempo real para controle do hospedeiro. Ambos sistemas estão sendo utilizados no laboratório Dipteralab do IFSC, para o estudo da transmissão da informação no duto óptico da mosca / This work describes the project and implementation of custom build electronic instrumentation to be used in neurobiophysical research, more precisely in neural coding experiments with invertebrates. A hard real time computer controlled integrated system was developed capable to acquire the timestamps of evoked neural spikes of a fly submitted to visual stimuli. The visual stimuli generator is a custom build system connected to the hard real time computer capable to generate images at a frame rate of 500Hz. Dedicated hardware was developed, including an analog front end and FPGA based digital circuits. The IBM/PC compatible computer hosted hardware provides the system interface with the end user. Two prototypes were build, one based on dedicated hardware and the other based on real time routines executed on the host computer. Both systems are in use at the Dipteralab of our institute to study the information transmission of the optic flow signal in fly.

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.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-04-24T20:53:39Z No. of bitstreams: 1 joseabrittacosta.pdf: 19821453 bytes, checksum: 97adfa8b62deaa442a2059908995d6b3 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-04-25T15:23:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 joseabrittacosta.pdf: 19821453 bytes, checksum: 97adfa8b62deaa442a2059908995d6b3 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-25T15:23:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 joseabrittacosta.pdf: 19821453 bytes, checksum: 97adfa8b62deaa442a2059908995d6b3 (MD5) Previous issue date: 2014-08-29 / 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.