Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000446580-Texto+Completo-0.pdf: 3601669 bytes, checksum: 881d3e7054c94775a8688fe24f29c16f (MD5) Previous issue date: 2013 / Recent studies show that in flights the crew members suffer with the physiological effects resulting from the gravitational force and its variations. To demonstrate the effects caused by this force, human centrifuges are used in pilot training. With the goal of monitoring and controlling data sent by a human centrifuge, the development of a measurement and data acquisition system was proposed. The centrifuge used in the Project was recently developed at the Microgravity Centre/FENG PUCRS with a low cost budget, being powered by exercise and having good mobility when compared to the other conventional models of centrifuges. The proposed system, which is the central theme of this dissertation, was divided into four stages: capture, transmission, display and storage of the data acquired during tests with the human centrifuge. These data comprise the ones from the centrifuge itself, as well as the ones from the volunteers involved in the tests. The capture and transmission stages are performed by boards developed in the project and transmission software. The other two stages are performed only by software. Each one comprising of: control of physiological data, of data generated by the centrifuge, of video data and environmental data monitoring. This system allows tests performed in the human centrifuge to have more accurate results and to be able to provide greater security for the individual submitted to simulated hypergravity. / Os estudos recentes mostram que em voos aeroespaciais os tripulantes sofrem com os efeitos fisiológicos resultantes da força gravitacional. Para demonstrar os efeitos causados por essa força, são utilizadas centrífugas humana. Com o objetivo de monitorar e controlar os dados emitidos por uma centrífuga humana é proposto o desenvolvimento de um sistema de mensuração e aquisição de seus dados. A centrífuga utilizada no projeto foi desenvolvida recentemente no Centro de Microgravidade – PUCRS com um orçamento de baixo custo, possuindo boa mobilidade comparada a outros modelos convencionais de centrífugas. O sistema proposto para controla-la é dividido em quatro etapas de aquisição de dados: captação, transmissão, exibição e armazenamento. As etapas de captação e transmissão são realizadas através de placas desenvolvidas no projeto e software de transmissão. Já as outras duas etapas são realizadas apenas por software. Cada uma delas compreende: controle dos dados fisiológicos, de dados gerados pela centrífuga, de dados de vídeo e o controle dos dados do ambiente. Esse sistema permite que os testes realizados na centrífuga humana tenham resultados mais precisos e ofereçam uma maior segurança para o indivíduo submetido à hipergravidade, através do controle eficaz de seus dados fisiológicos.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000438883-Texto+Completo-0.pdf: 3883748 bytes, checksum: bba51eb188e2a723819557eac41198ff (MD5) Previous issue date: 2012 / This work presents the development of an centrifuge prototype for experiments with vegetables. Its main features are the high mechanical performance and instruments. In more details are presented the specification, implementation, validation and performance assessment through a case study. Its high speed and stability generates a vector component of centrifugal force, simulating conditions of hypergravity up to 15 times greater than the acceleration force on Earth. Plants subjected to the force have their metabolism modified. The system allows the study and monitoring of those growth patterns, showing how the samples are influenced by that stimulus induced on plants. The developed device has three levels of trays connected to a central axis, allowing the placement of 36 samples of containers simultaneously. Systems for remote monitoring of temperature, humidity and acceleration were developed and installed, ensuring uniformity of data. The transmission of these data was performed by radiofrequency. In addition, two independent systems of recording and transmission of images through VHF waves were created to determine the exact time of the plant growth stages (such as onset time of seeds and cotyledons formation). Once these components have been installed in the upper tray of the centrifuge, and were subjected to rotational movement, its power supply was provided through an external electrical source. In order to ensure the transmission of electric current between the static and dynamic part, it was employed a rotating two-pole connector. It was also developed a plate voltage regulator to deliver the correct voltage to each component. Finally, it was performed some performance tests and a comparative case study. / Este trabalho de mestrado tem como principal objetivo o desenvolvimento de um protótipo de uma centrífuga para uso em experimentos com plantas, instrumentalizada e de alto desempenho mecânico. Em mais detalhes, são apresentadas a especificação, implementação, validação e avaliação do desempenho através de um estudo de caso. A alta rotação e estabilidade da centrífuga geram um componente vetorial de força centrífuga, simulando condições de hipergravidade até 15 vezes maior em relação à força de aceleração terrestre. Assim, vegetais submetidos a essa força apresentam seu metabolismo de desenvolvimento modificado. O sistema criado permite o estudo e monitoramento desses padrões de crescimento, demostrando como as amostras vegetais são influenciadas pelo estímulo induzido. O equipamento desenvolvido possui três níveis de bandejas conectadas a um eixo central, possibilitando a colocação de 36 recipientes de amostras simultaneamente. A centrífuga conta com um sistema de monitoramento remoto de temperatura, umidade e aceleração, cujos dados foram enviados por radiofrequência a uma unidade de processamento. Complementarmente, dois sistemas independentes de filmagem e transmissão de imagens por ondas VHF foram criados para determinar o instante exato de ocorrência das principais fases de crescimento vegetal (como o momento de eclosão de sementes e formação de cotilédones da plântula). Uma vez que esses componentes foram instalados na bandeja superior da centrífuga, sendo submetidos ao movimento rotacional, foi necessário adaptar a alimentação elétrica a partir de uma fonte elétrica externa. Convém mencionar que, de modo a assegurar a transmissão da corrente elétrica entre a parte dinâmica e a estática, foi adotado um conector rotativo de dois pólos. Também foi desenvolvida uma placa reguladora de tensões para distribuir a tensão específica para cada componente fixado na estrutura. Finalmente, a centrífuga foi avaliada através de testes de desempenho e um estudo de caso.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000401160-Texto+Completo-0.pdf: 17525525 bytes, checksum: eb8803afa7e7de25def9d819f3df916e (MD5) Previous issue date: 2008 / Human centrifuges had been used to train pilots and test anti-g suits, which were developed to reduce the effects of the simulated hypergravity on human physiology. The small centrifuge of the Microgravity Center/PUCRS has some determined functions, while the microcomputer captures the data sent from it. This data corresponds to that obtained from various sensors already existing in the centrifuge, and to others that have been added during this study. These sensors supply information to microcomputer in an integrated form, in near real time, for future analyse. A library of functions for serial port communication, called ComPort Library version 2. 64, was used for the asynchronous communication between the reception’s module of the signs acquired by the radio’s enlace. This is a non-cost library. Initially, it was planed to be a shareware library, but it ultimately became a freeware library with available source codes, which are compatible with version 7. 0 of Delphi™ that was used in this project. / Centrífugas humanas têm sido utilizadas para treinamento de pilotos e em testes com trajes anti-G, que são utilizados para minimizar os efeitos da hipergravidade simulada na fisiologia humana. A centrífuga de pequeno porte do Centro de Microgravidade/PUCRS realiza algumas funções determinadas, enquanto o microcomputador capta os dados emitidos por ela. Estes dados correspondem aos enviados pelos diversos sensores existentes na centrífuga e aos novos sensores adicionados neste trabalho. Estes sensores fornecem dados no microcomputador de forma integrada, em tempo próximo ao real, para serem analisadas posteriormente. Após estabilizar-se a velocidade da centrífuga de pequeno porte e esta não sofrer variações, o valor colhido do sensor de velocidade é então confrontado com o valor obtido no tacômetro. Prosseguiu-se com o processo de aferição dos instrumentos e a sincronização entre todos os sensores e placas. Para a comunicação assíncrona entre o módulo de recepção dos sinais vindos via enlace de rádio, foi usada uma biblioteca de funções de comunicação com a porta serial, chamada ComPort Library versão 2. 64. Esta biblioteca está disponível para uso sem custos.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000417053-Texto+Completo-0.pdf: 4058617 bytes, checksum: 03d60326985b8f20a2829539d49b3221 (MD5) Previous issue date: 2008 / This work aimed the development of a design and structural assessment of a human centrifuge. Studies related to this line of research is recent, however it is necessary to study the physiological effects resulting from the gravitational force. The hypergravity causes effects on human physiology that endangers human life as an example, the flight safety of commercial and military aircraft. Several studies have been conducted at the Microgravity Center/PUCRS using specimens that mimic the effects of gravitational force on some structures of the human body. The implementation of a centrifuge will be used for training fighter pilots, validation of anti-g suits experiments of a scientific nature in the area of human physiology and other effects of hypergravity on humans. / Neste trabalho são propostos o desenvolvimento de um projeto e a avaliação estrutural de uma centrífuga humana. Os estudos correlatos a essa linha de pesquisa são recentes. Sabe-se, porém, que é necessário estudar os efeitos fisiológicos resultantes da força gravitacional. A hipergravidade ocasiona efeitos na fisiologia humana que põe em risco a vida humana, por exemplo, a segurança de vôo de aeronaves comerciais e militares. Vários estudos já foram realizados no Centro de Microgravidade da PUCRS utilizando corpos de prova que mimetizavam os efeitos da força gravitacional sobre algumas estruturas do corpo humano. A implementação de uma centrífuga servirá para treinamentos de pilotos, validação de dispositivos anti-G, experimentos de cunho científico na área de fisiologia humana e outros efeitos da hipergravidade no ser humano.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000438961-Texto+Completo-0.pdf: 14871775 bytes, checksum: 8015d4a0c0c3bcafccfc35adab6874d5 (MD5) Previous issue date: 2012 / The human body is adapted to live at an approximate gravitational acceleration of 9. 81 m/s², this being equivalent to 1G. Physiological problems can occur if the body is subjected to the effects of a greater or lesser acceleration than this value. The degree of these physiological problems directly depends on the body axis affected, the intensity of acceleration and the length of time it is applied. Current equipment that can apply harmful acceleration forces includes rockets and fighter jet aircraft. Human centrifuges can be used in order to improve the resistance of the human body to this G-force, and also to develop research in this area. These devices perform a circular motion about one axis, producing an inertial reaction to the centripetal acceleration that is used to simulate G-force. Human centrifuges have been used in aerospace physiology since the middle of the 20th century. Pilot training and national research in this area are deficient in Brazil, however, as the country is lacking in this type of equipment. Thus, with this in mind, a human centrifuge was built at the Microgravity Centre/FENG PUCRS. The equipment, called the Albuquerque centrifuge, was built within a low cost budget and has good mobility in comparison to other conventional centrifuge models. The main elements of the Albuquerque centrifuge are: a base, a circular platform around the base, wheels supported on the platform, and an arm with a radius of 2. 5 m situated above these wheels. There is also a central axis that connects the base and the arm, allowing the rotational movement of the arm. A subject will be positioned in a chair at one end of the arm, whilst a system of counterweights will be used at the opposite end to balance the equipment load. The base has a pyramid format and acts as the support for the arm structure. The circular platform around the base supports the two wheels that extend down from the arm, and these serve to distribute the load on both sides on the axis. The system axes were constructed using 1045 steel and the other structures using 1020 steel. The structure of the centrifuge is able to support the weight of a volunteer up to 120 kg. The total weight of the equipment itself is estimated to be about 300 kg. The movement of the Albuquerque centrifuge is generated by means of human-powered equipment, without the use of any form of mechanical or electrical motor. This equipment comprises of two devices that simulate the pedaling of a bicycle, one being located externally to the centrifuge, and the other being fitted internally and positioned at one end of the arm. Thus, the volunteer can also perform physical exercise whilst being under the influence of simulated gravity. Having tested the system without the presence a person onboard, that is to say, using external traction only, it is concluded that the equipment is capable of achieving an acceleration close to +3Gz. / O ser humano está adaptado a viver em uma aceleração gravitacional aproximada de 9,81 m/s², sendo ela equivalente à 1G. Caso ele sofra o efeito de acelerações de valor superior ou inferior a esse valor problemas de ordem fisiológica podem ocorrer. O agravamento desses problemas fisiológicos depende diretamente do eixo corporal afetado, a intensidade das acelerações e o tempo de aplicação das mesmas. Foguetes e aviões de caça são os equipamentos atuais que mais aplicam acelerações nocivas. Assim, para treinar a resistência do corpo humano à força G e desenvolver pesquisas na área, são utilizadas centrífugas humanas. Esses equipamentos executam movimentos circulares em torno de um eixo, produzindo uma reação inercial à aceleração centrípeta que é utilizada para simular uma força G. As centrífugas humanas vêm sendo utilizadas na fisiologia aeroespacial desde a metade do século 20. Porém, treinamentos com pilotos e pesquisas nacionais nessa área são deficitários no Brasil, uma vez que o país não possui esse tipo de equipamento. Então, para suprir essa necessidade, uma centrífuga humana foi construída no Centro de Microgravidade/FENG da PUCRS.O equipamento foi denominado Centrífuga Albuquerque e foi construído dentro de um orçamento de baixo custo, possuindo boa mobilidade comparada a outros modelos convencionais de centrífugas. Os elementos principais da Centrífuga Albuquerque são: uma Base, um disco ao redor da Base, rodas sobre o disco e um Braço sobre estas rodas, de raio 2,5 m Existe também um eixo central que interliga a Base e o Braço, de forma a permitir o movimento rotatório do Braço. Em um dos lados do Braço o voluntário ficará alocado em uma cadeira e, no outro lado, ficará um sistema de contrapesos para equilibrar as cargas do equipamento. A Base tem formato piramidal e serve para sustentar a estrutura do Braço. Ao redor da Base, encontra-se o disco, sobre o qual estão as duas rodas presentes no Braço, que servem para distribuir as cargas de ambos os lados sobre o eixo. Os eixos do sistema foram construídos em Aço 1045 e as demais estruturas em Aço 1020. A estrutura da centrífuga é capaz de suportar voluntários com pesos de 120 kg. O peso total do equipamento é calculado em aproximadamente 300 kg.O movimento da Centrífuga Albuquerque é gerado através de um equipamento de tração humana, sem a utilização de nenhum tipo de motor mecânico ou elétrico. Esse equipamento é composto por dois dispositivos que simulam as pedaladas de uma bicicleta, sendo um deles localizado externamente à centrífuga e o outro em seu interior, posicionado junto à extremidade de um dos 7 lados. Assim, o voluntário que estará sob o efeito de uma gravidade simuladatambém realizará exercícios físicos. Após testes de funcionamento do sistema, sem a presença de seres humanos em seu interior, isto é, utilizando apenas a tração externa, conclui-se que o equipamento é capaz de alcançar acelerações próximas à +3 Gz.