Orientador: Antonio Riul Júnior / Banca: Osvaldo Novais de Oliveira Júnior / Banca: José Alberto Giacometti / Banca: Daniel Souza Correa / Banca: Leonardo Giordano Paterno / O Programa de Pós Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi da Unesp / Resumo: Este trabalho de doutorado dá continuidade aos esforços iniciados no mestrado, apresentando os principais resultados obtidos na integração de uma "língua eletrônica" com recursos de microfluídica. Brevemente, trata-se de uma "língua eletrônica" utilizando microlitros para análise e descarte de amostras, visando desenvolvimentos que, possibilitem posteriormente a fabricação de dispositivos "lab-on-a-chip", abrindo fronteiras para possibilidades múltiplas de integração na análise de bebidas, desenvolvimento de formulações na indústria farmacêutica, biossensores, análises clínicas, etc. Para viabilizá-las, fez-se necessário depositar filmes ultrafinos nanoestruturados no interior de microcanais, previamente selados sobre eletrodos interdigitados (IDEs) de ouro, através de uma adaptação da técnica de automontagem (LbL, do inglês Layer-by-Layer), o que resultou em boa reprodutibilidade na fabricação dos dispositivos. Os filmes nanoestruturados no interior dos microcanais foram caracterizados insitu durante o processo de deposição através de medidas de espectroscopia de impedância elétrica, que indicaram alterações nos padrões observados em função da nanoestruturação de materiais sobre os IDEs, principalmente confirmado pela análise Raman. Completamente, para melhor compreensão das alterações causadas pelos filmes automontados no interior dos microcanais, as medidas elétricas foram analisadas através e circuitos elétricos equivalentes, implicando em uma simplificação no modelo que utilizamos por mais de uma década. Na sequência, o desempenho da "língua eletrônica microfluídica" aqui desenvolvida foi confrontado com os resultados por uma "língua eletrônica convencional", na qual os eletrodos interdigitados são imersos em um béquer contendo as amostras líquidas. A partir das respostas elétricas apresentadas por tais... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This PhD work continues the efforts initiated a our Master degree, presenting the main results obtained in the integration of an electronic tonque system using microfluidics. Briefly, it is an e-tongue device using microliters for sampling and discharge analysis, envissaging developments that might later enable the fabrication of lab-on-a-chip, devices, opening frontiers to multiple possibilities of integration in the analysis of beverages, developments of pharmaceutical formulations, biosensors, clinical analysis, etc. To get it into reality it was required the deposition of nanostructured ultrathin films inside microchannels, previously sealed onto gold interdigitated electrodes (IDEs), throughout and adaptation of the layer-by-layer (LbL0 technique, completely eliminating leakages, resulting in good reproducibility in the fabrication of the devices. The nanostructured thin films inside microchannels were characterized in-situ during the deposition process throughout impedance spectroscopy, indicating changes in the observed electric patterns due to the nanostructuration of materials onto the IDEs, further corroborated by Raman analysis. Complementarily, to better understand changes caused by the layer-by-layer films inside a microchannel, the impedance data were analyzed using equivalent electric circuits, resulting in a simplification of the model used by us for more than a decade. Sequentially, the performance of the microfluidic e-tongue developed here was confronted with data acquired in a conventional e-tongue, in which the IDEs were left soaking in a beaker having liquid samples. Principal Component Analysis was applied in the data from the electrical responses presented by these e-tongues, indicating that the microchannel system has a similar performance when compared to the conventional system of IDEs immersed in a liquid sample... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Carlos Alberto Canesin / Banca: Guilherme de Azevedo e Melo / Banca: Flávio Alessandro Serrão Gonçalves / Resumo: Este trabalho apresenta, analisa e implementa uma proposta de conversor para geração de pulsos elétricos de alta tensão para aplicação na produção de ozônio e injeção do mesmo em água, com a finalidade de ação germicida e bactericida para processos de lavagem e higienização industrial. O conversor proposto é composto por dois estágios, sendo o primeiro estágio um retificador Boost operando no Modo de Condução Descontínua (MCD), responsável pela obtenção de um barramento em Corrente Contínua (CC) regulado e, atuando como seguidor de tensão da entrada apresenta um elevado fator de potência com reduzida distorção harmônica para a corrente de entrada; o segundo estágio consiste no uso de um inversor em Ponte Completa (Full-bridge) ressonante com controle por deslocamento de fase (Phase-shift), frequência constante (em torno de 10kHz) e modulação bipolar. O estágio inversor ressonante é composto pelo inversor em ponte associado a um transformador elevador e a indutâncias e capacitâncias para o ajuste da ressonância, resultando em uma estrutura com capacidade de geração de pulsos elétricos na saída com amplitude de até 6kV para o nível de potência do projeto, os quais são aplicados em um conjunto em paralelo de 14 (quatorze) câmaras de descarga para geração de ozônio e injeção em água. O trabalho apresenta uma revisão bibliográfica para as aplicações do ozônio, as principais topologias de conversores em baixa potência para geração de pulsos elétricos em ozonizadores, a análise de um produto comercial, a proposta e desenvolvimento de uma estrutura conversora em substituição ao produto comercial, resultando em melhor eficiência e maior fator de potência, apresentando-se suas análises qualitativas e quantitativas, modelação, metodologias de projeto, implementação de um protótipo funcional, os principais resultados finais e proposta de continuidade para futuras pesquisas / Abstract: This research proposes, analyzes and implements a converter for generating high voltage electric pulses for application to ozone production and injection in water for the purpose of bactericidal and germicidal processes for cleaning and sanitizing industry applications. The proposed converter consists of two stages, the first stage being a Boost rectifier operating in Discontinuous Conduction Mode (DCM), responsible for getting a Continuous Current (CC) bus regulated and, acting as input voltage follower presents a high power factor with reduced harmonic distortion to the input current; the second stage involves the use of a resonant Full-Bridge inverter controlled by phase-shift, using constant frequency (close to 10kHz) and bipolar modulation. The resonant inverter stage is composed of the bridge inverter associated with a step-up transformer, inductors and capacitors to adjust de resonant frequency, resulting in a structure capable of generating electric pulses with amplitude at the output of almost 6kV, which are applied on a set of fourteen (14) discharge chambers in parallel for ozone generation and injection in water. The work presents a literature review for the applications of ozone, the main converter topologies at low power for generating electrical pulses in ozonizators, the analysis of a commercial product, a proposal and development of a power converter structure to replace the commercial one, resulting in better efficiency and high input power factor, presenting their qualitative and quantitative analysis, modeling, design methodologies, implementation of a functional prototype, the main experimental results and proposal of continuity of future researches / Mestre

Orientador: Fernando Pinhabel Marafão / Banca: Mario Oleskovicz / Banca: Flavio Alessandro Serrão Gonçalves / Resumo: A influência de distorções e assimetrias nos sistemas elétricos é um assunto quase tão antigo quanto o próprio sistema elétrico de corrente alternada. Importantes discussões datam do final do século XIX. Entretanto, com o crescimento contínuo do uso das chamadas cargas não-lineares, não só em atividades industriais e comerciais, mas também em aplicações residenciais, a presença de distorções nas formas de onde de corrente e/ou tensão tem provocado perturbações cada vez mais relevantes para o sistema elétrico. Somem-se a isto os efeitos do desbalanço de cargas ao longo dos sistemas polifásicos. Tem-se então uma situação que demanda uma revisão detealhada da metodologia de cálculo da potência e fator de potência nos sistemas elétricos atuais. Neste sentido, inúmeras teorias e definições de potência para circuitos com tensões e correntes distorcidas e/ou desequilibradas tem sido apresentadas, tanto no domínio da frequencia, quanto no domínio do tempo. No entanto, ainda existem muitas divergências em torno das várias metodologias apresentadas. A única certeza parece ser o fato de que a teoria convencional tem se mostrado incompatível com a realidade dos sistemas monofásicos e polifásicos atuais. Neste contexto, buscando contribuir com a discussão de novas propostas de teorias de potência, este trabalho apresenta uma breve revisão histórica de algum dos mais importantes métodos propostos na literatura, para o cálculo da potência elétrica sob condições ditas não ideais de transferência e consumo de energia. Além disso, o trabalho traz uma análise detalhada da aplicação da Teoria de Potência Conservativa (TPC), proposta recentemente por Tenti et. al. A teoria TPC foi analisada por meio de simulações computacionais de circuitos elétricos sob diversas condições de operação, bem como através do estudo de um caso experimental... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The discussion about the influences of waveform distortions and asymmetries dates almost from the same period of the alternating current power system. However, considering the continuous increasing of non linear loads utilization, not only in industrial applications, but also in commercial and residential installations, such voltage and current distortions have lead to relevant power system's pertubation. In addition, assuming multiphase electrical circuits, the effects of load unbalaces lead to a novel situation, which demands a meticulous review of power and power factor calcultion methodologies. In this sense, numerous power theories have been proposed in order to deal with distorted and unbalanced voltage and current conditions, some in the frequency domain and some in the time domain. Nevertheless, there is not a convergence in terms of the specialists opinions. The only certainty seems to be the fact that the conventional theory should be revised, since it does not comply anymore with the modern power system's reality. In such context, this work tries to contribute to the discussion and undertanding of novel power theories. It starts with a concise review of some proposals found in literature and then, it presents a particular analysis of the Conservation Power Theory (CPT), proposed by Tenti et al. The CPT has been analyzed by means of the computational simulation of several different power circuits, as well as by means of experimental activities. The results indicate that such theory could be an interesting alterntive for the understanding of the physical phenomena related to multiphase and non linear power circuits / Mestre

A utilização de plataformas HIL (Hardware-in-the-loop) tem aumentado dentro do processo de desenvolvimento de ECU\'s em indústrias do ramo automotivo. A principal justificativa para tal aumento é a utilização da metodologia de desenvolvimento baseada em modelo, a qual integra a técnica HIL como um de seus principais pilares, possibilitando redução no tempo e custos de desenvolvimento de uma ECU. Quando aplicada a validação de sistemas de controle de freios, a simulação HIL possui vital importância, pois permite a prévia visualização de efeitos diretamente relacionados à dinâmica veicular, os quais somente podiam ser analisados através da realização de testes em pistas. No entanto, os benefícios da simulação HIL não se restringem somente as aplicações industriais. A possibilidade de análise dos efeitos produzidos por um módulo eletrônico de controle através de simulações cria um campo para a utilização da técnica HIL como uma ferramenta efetiva no ensino de sistemas eletrônicos veiculares. Neste trabalho demonstra-se a implementação de uma plataforma HIL ABS para aplicações didáticas. Esta plataforma é implementada incluindo o uso de um circuito elétrico para emulação de cargas e aquisição de sinais, de uma interface com entradas e saídas reconfiguráveis, de uma ECU ABS e de um computador de simulação, o qual executa os softwares de manipulação de dados e de simulação de dinâmica veicular. Os resultados obtidos através de simulações realizadas com a plataforma desenvolvida são comparados com resultados de testes reais, validando desta forma o modelo proposto. / The HIL (Hardware-in-the-loop) platforms utilization has increased within the development process of ECUs in the automotive industry. The main reason for this increase is the usage of the model based development methodology, which integrates the HIL technique as one of its main pillars, allowing a reduction in the time and costs of developing an ECU. When applied to the validation of brake control systems, HIL simulation has a vital importance, since it allows a prior visualization of effects directly related to the vehicle dynamics, which could only be analyzed by performing track tests. However, the benefits of HIL simulation are not only restricted to the industrial applications. The possibility of analyzing the effects produced by an electronic control module through simulations creates a field for the use of the HIL technique as an effective tool for teaching vehicular electronic systems. This work demonstrates the implementation of an ABS HIL platform for didactic applications. This platform is implemented including the usage of an electrical circuit for loads emulation and signals acquisition, an interface with reconfigurable inputs and outputs, an ABS ECU and a simulation computer, which runs the data manipulation and vehicle dynamic simulation softwares. The results obtained through the performed simulations with the developed platform are compared with actual test results, validating therefore the proposed model.

Most of the modern wind turbines are based on doubly fed induction generators (DFIG), with a back to back power converter connecting the rotor to the network. It is known that voltage dips at the stator terminals can cause overcurrents in the rotor windings, which could threaten the converter integrity. In order to protect the converter, several strategies have been proposed in technical literature, requiring in some cases the converter deactivation, which disables the control that the converter has over the power transference between the generator and the system. This last is not a desirable behavior since it can put on risk the voltage stability of the electric system. It is the aim of this dissertation to introduce and compare five of those protection strategies, through the computational simulation of their performance in case of balanced voltage dips. In order to achieve this, the electromagnetic dynamic model of the DFIG was theoretically developed, as well as the models of the strategies of interest. Subsequently, the computational model of the system was assembled in the software Matlabs Simulink to finally perform the desired simulations and its corresponding analysis. / A maioria das turbinas eólicas modernas é baseada em geradores de indução duplamente alimentados (GIDE), com um back to back conversor de energia que liga o rotor para a rede. Sabe-se que as quedas de tensão nos terminais do estator podem causar sobrecorrentes nos enrolamentos do rotor, que podem ameaçar a integridade do conversor. A fim de proteger o conversor, várias estratégias têm sido propostas na literatura técnica, exigindo, em alguns casos, a desativação do conversor, o qual desativa o controlo do conversor, que possui ao longo da transferência de energia entre o gerador e o sistema. Este último não é um comportamento desejável, uma vez que pode colocar em risco a estabilidade de tensão do sistema elétrico. É o objetivo desta dissertação apresentar e comparar cinco dessas estratégias de proteção, através da simulação computacional de seu desempenho em caso de quedas de tensão equilibrada. A fim de alcançar este objetivo, o modelo dinâmico eletromagnética do DFIG teoricamente foi desenvolvido, bem como os modelos das estratégias de interesse. Subsequentemente, o modelo computacional do sistema foi montado no software Simulink do Matlab para finalmente executar as simulações desejadas e sua análise correspondente.

Os circuitos ou modelos elétricos equivalentes destinam-se à modelagem de transdutores piezoelétricos, incluindo todo seu comportamento eletromecânico. Os modelos elétricos convencionais e clássicos foram elaborados inicialmente para materiais cerâmicos e cristalinos e só posteriormente adaptados para a simulação de polímeros piezoelétricos. Seguindo estes estudos, este trabalho apresenta um circuito elétrico equivalente para transdutores construídos com a tecnologia dos piezoeletretos termo-formados, desenvolvida no Grupo de Alta Tensão e Materiais da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC-USP). Este circuito, baseado em um modelo proposto por Fiorillo (2000) para simular um transdutor curvo de fluoreto de polivinilideno (PVDF), foi aprimorado para melhor representar o comportamento em baixas frequências. Nele existem dois ramos: um mecânico e um elétrico. Os parâmetros do ramo mecânico foram calculados nas proximidades da frequência de ressonância das amostras, enquanto que os componentes do ramo elétrico foram determinados pelos ajustes das curvas de condutância e de susceptância para frequências distantes da ressonância. Esta etapa compreendeu o desenvolvimento de um algoritmo baseado na taxa de variação da condutância pela frequência, o qual permitiu determinar um método para separação do espectro de frequência em uma região próxima e outra distante da frequência de ressonância. Após a determinação de todos os parâmetros do modelo elétrico, circuitos para simulação no software Pspice foram elaborados para cada transdutor. Os resultados das simulações da condutância, da susceptância, do módulo da impedância e do ângulo de fase dos circuitos mostraram relevante concordância com as medições quando comparados grafica e numericamente. Esta última análise foi feita através da expressão de erro relativo percentual médio. Neste trabalho, empregou-se a metodologia fundamentada nas medidas da condutância e da susceptância de diferentes amostras, incluindo filmes de polipropileno (PP), de PVDF e de piezoeletretos de canais tubulares abertos de Teflon®FEP. / Equivalent electric circuits or models are regularly employed in piezoelectric transducers modeling, including its electromechanical behavior. Conventional and classic electric models were initially developed for ceramic and crystalline materials and later adapted for simulating piezoelectric polymers. Following these studies, this work presents an equivalent electric circuit for transducers built with the piezoelectret thermo-formed technology, developed by the High Voltage and Materials Group of São Carlos Engineering School (EESC-USP). This circuit, based on a model proposed by Fiorillo (2000) for simulating a curved polyvinylidene fluoride (PVDF) transducer, was improved to represent the behavior at low frequencies. There are two branches in this circuit: a mechanical and an electrical branches. The mechanical branch parameters were calculated in the vicinity of the resonance frequency, whereas the components of the electrical branch were determined by conductance and susceptance curves fittings for frequencies far from resonance. This stage included the development of an algorithm based on the rate of change of conductance, which allowed determining a method to separate the frequency spectrum in near resonance and far from resonance. After determining all parameters, electrical circuits were designed to perform simulations using Pspice software. The results for conductance, susceptance, impedance magnitude and phase angle simulations presented relevant agreement with measurements when compared graphically and numerically. This latter analysis was done by error relative expression. In this work, the methodology was based on conductance and susceptance measurements for different samples, including porous polypropylene (PP), PVDF and Teflon®FEP piezoelectrets with open-tubular channels films.

Submitted by Andrea Pereira (andrea.pereira@unipampa.edu.br) on 2018-02-20T16:23:04Z No. of bitstreams: 2 Diss Taís Saldanha 2016.pdf: 3491074 bytes, checksum: ecf5821ce77c8f40c49235f0eead3846 (MD5) PRODUTO EDUCACIONAL_TAÍS.pdf: 1496065 bytes, checksum: 58ba6e8d7726ba2ac80cedc7de866c07 (MD5) / Approved for entry into archive by Vera Leite (vera.leite@unipampa.edu.br) on 2018-02-26T19:03:34Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Diss Taís Saldanha 2016.pdf: 3491074 bytes, checksum: ecf5821ce77c8f40c49235f0eead3846 (MD5) PRODUTO EDUCACIONAL_TAÍS.pdf: 1496065 bytes, checksum: 58ba6e8d7726ba2ac80cedc7de866c07 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-26T19:03:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Diss Taís Saldanha 2016.pdf: 3491074 bytes, checksum: ecf5821ce77c8f40c49235f0eead3846 (MD5) PRODUTO EDUCACIONAL_TAÍS.pdf: 1496065 bytes, checksum: 58ba6e8d7726ba2ac80cedc7de866c07 (MD5) Previous issue date: 2016-12-09 / Este trabalho descreve e avalia a aplicação de uma intervenção pedagógica que contempla atividades voltadas para a aprendizagem de conceitos relacionados ao estudo de circuitos elétricos, especialmente os de potência e energia elétrica, utilizando textos de introdução teórica, simulações computacionais, atividades experimentais e contextualizadas. A proposta foi desenvolvida em aulas da componente curricular de Física em uma turma de 3º ano do Ensino Médio Politécnico da E.E.E.M. Luiz Maria Ferraz – Ciep – na cidade de Bagé/RS, com o objetivo de promover a aprendizagem relacionada à associação de resistores em série de modo que o aluno compreenda que: i) a intensidade da corrente que circula pelos componentes do circuito é a mesma; ii) a resistência equivalente do circuito aumenta quando mais um resistor é associado em série; iii) a soma das diferenças de potencial entre as extre-midades dos resistores é igual à diferença de potencial aplicada entre os extremos da fonte; iv) a diferença de potencial em um resistor é proporcional à intensidade da corrente elétrica e a resistência elétrica; iv) é necessário tratar o circuito como um sistema; vi) a potência elétrica é diretamente proporcional ao produto da diferença de potencial pela intensidade da corrente elétrica; vii) o consumo de energia elétrica é diretamente proporcional à potência elétrica do aparelho pelo tempo de uso. O presente trabalho é fundamentado teoricamente na Teoria da Aprendizagem Significativa, de David Ausubel. As atividades foram desenvolvidas a partir dos conhecimentos prévios dos estudantes envolvidos na pesquisa acerca da temática em questão e durante a intervenção pedagógica foram oportunizados momentos de diferenciação progressiva e reconciliação integrativa. A produção educacional foi elaborada na forma de uma Sequência Didática, divida em quatro módulos de ensino. No primeiro módulo, propõe-se uma avaliação e um exemplo de atividade prática experimental para identificar os conhe-cimentos prévios dos estudantes acerca do tema Circuitos Elétricos e Eletricidade. No segun-do módulo, utilizamos textos de introdução teórica com exercícios de fixação, exemplos de atividades de simulação computacional e experimentais para explorar as características de uma associação em série de resistores. No terceiro módulo, foram utilizados textos de intro-dução teórica e atividades experimentais para explorar os conceitos de potência elétrica e con-sumo de energia elétrica. No quarto módulo, encontra-se a avaliação, respondida pelos alu-nos, para coletar indícios de ocorrência de uma aprendizagem significativa do conteúdo. Ao final do módulo, propõe-se uma atividade para contextualizar a Física presente no cotidiano, em que aprofundamos os entendimentos acerca dos conceitos físicos de potência elétrica e consumo de energia elétrica. Com esta atividade, sugerimos uma reflexão a respeito dos equi-pamentos que utilizam energia elétrica, oportunizando aos alunos refletir se realmente preci-sam de todos eles ou se é possível diminuir o tempo de uso dos mesmos. Os resultados evi-denciam que os objetivos de aprendizagem propostos foram atingidos com a aplicação da Se-quência Didática. Os alunos demonstraram reconhecer as grandezas físicas em um circuito elétrico, assim como as relações entre as mesmas, foram capazes de entender o conceito de potência elétrica e demonstrar habilidades para efetuar o cálculo do consumo de energia elé-trica, os quais viabilizaram reflexões a respeito da utilização dos equipamentos elétricos. O trabalho desenvolvido está sintetizado na produção educacional anexa a esta dissertação e que se constitui de um material de apoio (introdução teórica, simulação computacional, atividades práti-cas e experimentais) para docentes da componente curricular de Física do Ensino Médio ao ministrarem aulas sobre circuitos elétricos. / This paper describes and evaluates the application of a pedagogical intervention that includes activities focused on learning concepts related to the study of electrical circuits, especially those of power and electric power, using theoretical introduction texts, computer simulations, experimental and contextualized activities. The proposition was developed in Physics component curricular classes in a 3rd grade Polytechnic High School class from E.E.E.M. Luiz Maria Ferraz – Ciep – in Bagé/RS. The aim is to promote learning related to the association of resistors in series, in order to make the student comprehend that: i) the intensity of the current circulating through the circuit components is the same; ii) the equivalent resistance of the circuit increases when one more resistor is associated in series; iii) the sum of the potential differences between the ends of the resistors is equal to the potential difference applied between the ends of the source; iv) the difference in potential in a resistor is proportional to the intensity of the electric current and the electric resistance; v) it is necessary to treat the circuit as a system; vi) the electric power is directly proportional to the product of the potential difference by the intensity of the electric current; vii) the electricity consumption is directly proportional to the electric power of the device by the time of use. The present study is theoretically well-founded in the Significant Learning Theory, of David Ausubel. The activities has been developed from the previous knowledge of the students involved on a research about the matter in question and during the pedagogical intervention, has been presented moments of progressive differentiation and integrative reconciliation. The educational production has made in a Didactics Sequence form, divided into four teaching modules. On the first module, it has proposed an evaluation and an example of a practical and experimental activity to identify the previous knowledge of the students about Electricity and Electrical Circuits thematic. On the second module, we used theoretical introduction texts with fixation exercises, examples of computer simulation and experimental activities in order to exploit the characteristics of an association of resistors in series. On the third module, it has been used theoretical introduction texts and experimental activities in order to exploit the concepts of electric power and electric energy consumption. On the fourth module, was found the assessment, answered by the students, to collect evidences if has occurred a significant learning of the content. At the end of the module, was proposed an activity to contextualize Physics present in daily life, in which we deepen the understandings about physical concepts of electrical power and electric energy consumption. Through this activity, we suggest a reflection regarding the equipments that use electric energy, providing opportunities to the students to think if they really need all of the equipments or if it is possible to decrease its time use. The results highlighted that the learning aims proposed were achieved through the application of the Didactics Sequence. The students recognized the physical quantities in an electrical circuit, as well as the relation between them, being capable of understanding the electric power concept and demonstrating abilities in calculate the electric energy consumption, which made possible reflections regarding the use of electric equipments. The developed work are synthesized on the educational production, attached to this essay, and it is constituted as a support material (theoretical introduction, computer simulation, experimental and practical activities) to teachers of the Curricular component of Physics in High School, in teaching of electrical circuits.

Este trabalho apresenta o estudo de um sistema genérico de medição que utiliza o princípio das correntes de Foucault, comumente conhecidas como correntes parasitas. O modelo do sistema é representado como um circuito elétrico equivalente composto por R1 e L1, respectivamente caracterizando a resistência e a indutância do circuito primário, as quais são conhecidas por uma bobina de excitação. Já no secundário, R2 e L2, estão representando a perda ôhmica e a indutância da amostra no qual as correntes parasitas são induzidas, além de outros dois componentes, M indutância mútua dos indutores acoplados e k, coeficiente relacionado ao acoplamento magnético entre os circuitos primário e secundário. A análise tradicionalmente utilizada para este tipo de medição é a avaliação da reflexão da impedância equivalente do circuito secundário representando a amostra no circuito primário. O trabalho analisa as equações de malha do circuito equivalente no domínio da frequência e identifica os parâmetros do modelo. A partir da identificação do sistema realizada com os ensaios experimentais, foi possível descobrir a constante de tempo indutiva τL do sistema. A partir dessa constante, observou-se a variação acentuada da mesma em relação a variação da impedância equivalente. Ainda é apresentada uma estimativa dos valores de R2 e L2 realizada por meio da unificação das informações obtidas com a identificação, aliada com as informações de campo magnético obtidas a partir de um sensor do tipo GMR e pela simulação em um software de elementos finitos COMSOL Multiphysics. / This work presents the study of a generic measurement system that uses the prin- ciple of eddy currents. The system model is represented as an equivalent electric circuit composed of R1 and L1 respectively characterizing the resistance and induc- tance of primary circuit, which are known by an excitation coil. In the secondary, R2 and L2 are representing the ohmic loss and the inductance of the sample in which the eddy currents are induced, in addition two other components, the mutual induc- tance of the coupled inductors and k, coefficient related to the magnetic coupling between the primary and secondary circuits. The analysis traditionally used for this type of measurement is the reflection evaluation of the equivalent impedance of the secondary circuit representing the sample in the primary circuit. The work analyzes the mesh equations of the equivalent circuit in the frequency domain and identifies the parameters of the model. From the identification of the system performed with the experimental tests, it was possible to discover the inductive time constant τL of the system. From this constant, it was observed the sharp variation of the same in relation to the variation of equivalent impedance. An estimate values, R2 and L2 performed by unification of the information obtained with the identification, to- gether with the magnetic field information obtained from a GMR type sensor and by simulation in a finite element software COMSOL Multiphysics.

Os circuitos ou modelos elétricos equivalentes destinam-se à modelagem de transdutores piezoelétricos, incluindo todo seu comportamento eletromecânico. Os modelos elétricos convencionais e clássicos foram elaborados inicialmente para materiais cerâmicos e cristalinos e só posteriormente adaptados para a simulação de polímeros piezoelétricos. Seguindo estes estudos, este trabalho apresenta um circuito elétrico equivalente para transdutores construídos com a tecnologia dos piezoeletretos termo-formados, desenvolvida no Grupo de Alta Tensão e Materiais da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC-USP). Este circuito, baseado em um modelo proposto por Fiorillo (2000) para simular um transdutor curvo de fluoreto de polivinilideno (PVDF), foi aprimorado para melhor representar o comportamento em baixas frequências. Nele existem dois ramos: um mecânico e um elétrico. Os parâmetros do ramo mecânico foram calculados nas proximidades da frequência de ressonância das amostras, enquanto que os componentes do ramo elétrico foram determinados pelos ajustes das curvas de condutância e de susceptância para frequências distantes da ressonância. Esta etapa compreendeu o desenvolvimento de um algoritmo baseado na taxa de variação da condutância pela frequência, o qual permitiu determinar um método para separação do espectro de frequência em uma região próxima e outra distante da frequência de ressonância. Após a determinação de todos os parâmetros do modelo elétrico, circuitos para simulação no software Pspice foram elaborados para cada transdutor. Os resultados das simulações da condutância, da susceptância, do módulo da impedância e do ângulo de fase dos circuitos mostraram relevante concordância com as medições quando comparados grafica e numericamente. Esta última análise foi feita através da expressão de erro relativo percentual médio. Neste trabalho, empregou-se a metodologia fundamentada nas medidas da condutância e da susceptância de diferentes amostras, incluindo filmes de polipropileno (PP), de PVDF e de piezoeletretos de canais tubulares abertos de Teflon®FEP. / Equivalent electric circuits or models are regularly employed in piezoelectric transducers modeling, including its electromechanical behavior. Conventional and classic electric models were initially developed for ceramic and crystalline materials and later adapted for simulating piezoelectric polymers. Following these studies, this work presents an equivalent electric circuit for transducers built with the piezoelectret thermo-formed technology, developed by the High Voltage and Materials Group of São Carlos Engineering School (EESC-USP). This circuit, based on a model proposed by Fiorillo (2000) for simulating a curved polyvinylidene fluoride (PVDF) transducer, was improved to represent the behavior at low frequencies. There are two branches in this circuit: a mechanical and an electrical branches. The mechanical branch parameters were calculated in the vicinity of the resonance frequency, whereas the components of the electrical branch were determined by conductance and susceptance curves fittings for frequencies far from resonance. This stage included the development of an algorithm based on the rate of change of conductance, which allowed determining a method to separate the frequency spectrum in near resonance and far from resonance. After determining all parameters, electrical circuits were designed to perform simulations using Pspice software. The results for conductance, susceptance, impedance magnitude and phase angle simulations presented relevant agreement with measurements when compared graphically and numerically. This latter analysis was done by error relative expression. In this work, the methodology was based on conductance and susceptance measurements for different samples, including porous polypropylene (PP), PVDF and Teflon®FEP piezoelectrets with open-tubular channels films.

A utilização de plataformas HIL (Hardware-in-the-loop) tem aumentado dentro do processo de desenvolvimento de ECU\'s em indústrias do ramo automotivo. A principal justificativa para tal aumento é a utilização da metodologia de desenvolvimento baseada em modelo, a qual integra a técnica HIL como um de seus principais pilares, possibilitando redução no tempo e custos de desenvolvimento de uma ECU. Quando aplicada a validação de sistemas de controle de freios, a simulação HIL possui vital importância, pois permite a prévia visualização de efeitos diretamente relacionados à dinâmica veicular, os quais somente podiam ser analisados através da realização de testes em pistas. No entanto, os benefícios da simulação HIL não se restringem somente as aplicações industriais. A possibilidade de análise dos efeitos produzidos por um módulo eletrônico de controle através de simulações cria um campo para a utilização da técnica HIL como uma ferramenta efetiva no ensino de sistemas eletrônicos veiculares. Neste trabalho demonstra-se a implementação de uma plataforma HIL ABS para aplicações didáticas. Esta plataforma é implementada incluindo o uso de um circuito elétrico para emulação de cargas e aquisição de sinais, de uma interface com entradas e saídas reconfiguráveis, de uma ECU ABS e de um computador de simulação, o qual executa os softwares de manipulação de dados e de simulação de dinâmica veicular. Os resultados obtidos através de simulações realizadas com a plataforma desenvolvida são comparados com resultados de testes reais, validando desta forma o modelo proposto. / The HIL (Hardware-in-the-loop) platforms utilization has increased within the development process of ECUs in the automotive industry. The main reason for this increase is the usage of the model based development methodology, which integrates the HIL technique as one of its main pillars, allowing a reduction in the time and costs of developing an ECU. When applied to the validation of brake control systems, HIL simulation has a vital importance, since it allows a prior visualization of effects directly related to the vehicle dynamics, which could only be analyzed by performing track tests. However, the benefits of HIL simulation are not only restricted to the industrial applications. The possibility of analyzing the effects produced by an electronic control module through simulations creates a field for the use of the HIL technique as an effective tool for teaching vehicular electronic systems. This work demonstrates the implementation of an ABS HIL platform for didactic applications. This platform is implemented including the usage of an electrical circuit for loads emulation and signals acquisition, an interface with reconfigurable inputs and outputs, an ABS ECU and a simulation computer, which runs the data manipulation and vehicle dynamic simulation softwares. The results obtained through the performed simulations with the developed platform are compared with actual test results, validating therefore the proposed model.