Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-08-10T11:56:32Z No. of bitstreams: 1 JeffersonDoolanFernandes_TESE.pdf: 5693460 bytes, checksum: 2ae5f4cdcc029b8daacbc82c5c9de758 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-08-11T14:26:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 JeffersonDoolanFernandes_TESE.pdf: 5693460 bytes, checksum: 2ae5f4cdcc029b8daacbc82c5c9de758 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-11T14:26:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JeffersonDoolanFernandes_TESE.pdf: 5693460 bytes, checksum: 2ae5f4cdcc029b8daacbc82c5c9de758 (MD5) Previous issue date: 2017-06-23 / Com a grande utiliza??o de m?quinas el?tricas na ind?stria do petr?leo, principalmente nos m?todos de eleva??o, ? crescente a necessidade de se extrair informa??es dessas m?quinas para a otimiza??o das suas manuten??es. O presente trabalho mostra o desenvolvimento de um prot?tipo de um sistema embarcado para realizar o monitoramento das vari?veis f?sicas do rotor de um motor de indu??o do tipo gaiola de esquilo, transformando a energia magn?tica proveniente do campo girante do estator em energia el?trica para energizar o circuito do sistema embarcado, fornecendo mais dados para o diagn?stico da necessidade de manuten??o dessa m?quina. Esse sistema ? composto por: um circuito para adquirir o (s) valor (es) da (s) vari?vel (is) desejada (s) do rotor e enviar para o computador; um circuito retificador e armazenador, que al?m de converter uma tens?o alternada em cont?nua tamb?m armazenar? energia por um determinado tempo ap?s o desligamento do motor; e um dispositivo gerador que transforma a energia do campo girante em energia el?trica para alimentar os circuitos citados anteriormente. O sistema embarcado ? fixado no rotor de um motor de indu??o gaiola de esquilo de 5 CV, o que dificultaria a sua alimenta??o por estar girando. Esse problema foi solucionado com a constru??o do dispositivo gerador, descartando a necessidade de baterias ou an?is coletores e por utilizar o m?dulo de comunica??o sem fio NRF24L01, com frequ?ncia liberada pela ANATEL de 2.4GHz, na transmiss?o dos dados para o computador. Para a valida??o do sistema proposto, foi utilizado um sensor de temperatura (DS18b20), por ser uma das mais importantes vari?veis na identifica??o da necessidade de manuten??o. Testes foram realizados obtendo resultados satisfat?rios comprovando a viabilidade de se utilizar sensores no rotor. / With the wide use of electric machines in the oil industry, particularly in oil lifting methods, there is a growing need to extract information from the machines to optimize their maintenance. The present work shows the development of an embedded system to perform the monitoring of an squirrel cage induction motor rotor physical variables, transforming the magnetic energy from the stator rotating field into electrical energy to energize the embedded system circuit, providing further data for the machine maintenance diagnosis. The system comprises: circuit to acquire desirable rotor variable(s) value(s) and send it to thecomputer; a rectifier and power storege circuit that besides converting an alternating current in continuous also store energy for a certain amount of time to wait the motor engine shutdown; and magnetic generator that harvestenergy from rotating field to power the circuits mentioned above. The embedded system is set on the rotor of an 5 HP squirrel cage induction motor, making it difficult to power the system because it is rotating, problem solved with the construction of the magnetic generator eliminating the need of using batteries or collector rings and by using a wireless NRF24L01 module to send data to the computer. For the proposed system validation a temperature sensor (DS18b20) was applied, variable known as the most important when identifying the need for maintenance. Tests were made getting satisfactory results proving the viability of using sensors on the rotor.

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 5352516 bytes, checksum: 794641cb921c8b2deee06ca5e6ee12ed (MD5) Previous issue date: 2014-04-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / A portable and low-cost photometer is proposed in this work. The instrument uses a tri-color light emitting diode (LED) as its radiation source in maximum emission wavelengths of 480 (blue), 534 (green) and 630 nm (red). It employs a phototransistor with spectral sensitivity in the visible region, as well as an Arduino microcontroller. Its analytical performance was evaluated by means of quantitative analysis (analytical curves), whose models were validated by analysis of variance (ANOVA). The instrument was applied to determine sunset yellow dye in energy drinks and sodas, and potassium permanganate pills. For comparison purposes, a commercial spectrophotometer was used to construct the calibration curves for the reference method. Applying the paired t-test at a 95 % confidence level for the concentration results obtained with the two instruments, we observed no statistically significant difference. Furthermore, accurate concentration estimates were obtained for the analytes as confirmed by the low relative standard deviation range of 0.2 and 0.5%, respectively, for both the dye and the permanganate. The proposed photometer might be an economically viable alternative to spectroscopic analysis, especially in teaching laboratories with limited financial resources or lacking in highly qualified personnel. / Um fotômetro portátil e de baixo custo é proposto neste trabalho. Esse instrumento utiliza um diodo emissor de luz (LED-Light Emitting Diode) tricolor como fonte de radiação nos comprimentos de onda do máximo de emissão de 480 (azul), 534 (verde) e 630 nm (vermelho). Além disso, emprega um fototransistor com sensibilidade espectral na região do visível como fototransdutor, bem como um microcontrolador Arduino como unidade de controle. Seu desempenho analítico foi avaliado por meio de análises quantitativas baseadas em curvas analíticas, cujos modelos foram validados por meio da Análise de Variância (ANOVA). O instrumento foi aplicado à determinação do corante amarelo crepúsculo em amostras de refrigerantes e bebidas energéticas e de permanganato de potássio em amostras de medicamentos. Para fins de comparação, um espectrofotômetro comercial foi empregado para construir as curvas analíticas do instrumento de referência. Aplicando o teste t-emparelhado ao nível de 95% de confiança para os resultados de concentração obtidos com os dois instrumentos, observa-se que não houve diferença estatisticamente significativa. Ademais, resultados precisos nas estimativas das concentrações dos analitos foram obtidos sendo atestado pelo baixo desvio padrão relativo conjunto de 0,2 e 0,5%, respetivamente, para o corante e permanganato. O fotômetro proposto pode ser uma alternativa economicamente viável para análises espectrométricas, sobretudo, em laboratórios de ensino com poucos recursos financeiros e carentes de pessoal altamente qualificado.

Esta tese tem como foco o desenvolvimento de procedimentos analíticos automáticos, visando as determinações fotométricas de vanádio e de estanho em águas e em alimentos empregando o processo de multicomutação em fluxo. Um microcontrolador da família PIC e um programa escrito em linguagem Visual Basic 6.0 foram empregados para controle dos dispositivos e aquisição de dados. A unidade de detecção foi construída empregando LED de alto brilho e celas de fluxo com longo caminho óptico (50-200 mm) para ganho em sensibilidade. O módulo de análises, empregando bombas solenoide como propulsores de fluido e o fotômetro foram integrados, formando uma unidade compacta. A determinação de vanádio em águas, mineral e de rio, foi baseada na redução do V(V) à V(IV) com ácido ascórbico e posterior complexação com Eriocromo Cianina R (ECR). Empregando uma cela de 150 mm, o sistema apresentou resposta linear de 0,02 a 1,00 mg L-1, limite de detecção estimado em 13 ?g L-1, coeficiente de variação de 0,87% (n=10) e frequência analítica de 47 determinações por hora. Recuperações entre 89 e 109% foram obtidas para adição de V(V) nas amostras de águas. O procedimento para a determinação de estanho em alimentos foi desenvolvido empregando bomba de multi-seringa como unidade de propulsão de fluidos, cela de fluxo com caminho óptico de 200 mm e parada de fluxo de 50 s. Baseado na reação do Sn(IV) com o violeta de pirocatecol (PCV) na presença de surfactantes, o sistema apresentou resposta linear de 0,10 a 1,25 mg L-1, limite de detecção estimado em 0,04 mg L-1, coeficiente de variação de 1,30% (n=10) e frequência analítica de 49 determinações por hora. Recuperações entre 95 e 115% foram obtidas com a adição de Sn(IV) às amostras de alimentos. / Automatic analytical procedures for photometric determinations of vanadium in water and tin in foods were developed using the multicommutation flow analysis process. A microcontroller of the PIC family and a software written in Visual Basic 6.0 language were used for devices control and data acquisition. Detection unit was designed to use high brightness LED and long optical pathlength flow cells (50-200 mm) to improve sensitivity. The flow analysis module using solenoid mini-pumps as fluid propelling devices and the photometer were integrated in order to form a compact unit. The determination of vanadium in mineral and river waters was based on the reduction of V(V) to V(IV) with ascorbic acid and subsequent complexation with Eriochrome Cyanine R (ECR). Employing flow cell of 150 mm, the system presented linear response between 0.02 and 1.00 mg L-1, detection limit of 13 ?g L-1, variation coefficient of 0.87% (n=10) and sampling throughput of 47 determinations per hour. Recoveries between 89 and 109% were attained for vanadium spiked to mineral and river water. The procedure for determination of tin in foods was development employing a multi-syringe pump as fluid propelling device, a flow cell with optical pathlength of 200 mm and stop flow of 50 s. The procedure was based on the reaction of Sn(IV) with pyrocatechol violet (PCV) in the presence of surfactants, presented linear response between 0.10 and 1.25 mg L-1, detection limit of 0.04 mg L-1, variation coefficient of 1.30% (n=10) and sampling throughput of 49 determination per hour. Recoveries between 95 and 115% were attained for tin spiked samples

Es constata que els accionaments elèctrics de petita potència (<50W) i reduïda tensió (<60V), tot i no formar una família homogènia, son principalment de tipus electromagnètic, encara que ja comencen a destacar el de tipus piezoelèctric. En el segment de potències i tensions en qüestió, els accionaments utilitzats actualment son els motors convencionals de CC. excitats amb imants permanents i, cada vegada més, motors de CC. sense escombretes. Aquests últims han popularitzat la simbiosi entre les estructures electromagnètiques tradicionals i els dispositius electrònics.Es constata l'interès actual despertat pel motor de Reluctància Autocommutat (SRM) degut a la seva robustesa i simplicitat constructiva, a la seva tolerància a falles i a la relativa senzillesa del seu control. Interès mostrat pels laboratoris de recerca, Universitats, i també pel món industrial. Es presenta el SRM sense sensors de posició com una alternativa als accionaments de CC. amb i sense escombretes, per aplicacions de petita potència i reduïda tensió, tan per requeriment de velocitat regulable com, especialment, per velocitat no regulable. Alternativa avalada per l'absència d'imants, l'eliminació del col·lector, la simplificació del convertidor estàtic i del control i les expectatives de baix cost, malgrat que en el rang de potències inferiors al kW el SRM no presenta tan bon rendiment ni quocient parell/volum prismàtic com en els motors amb imants permanents.Desprès d'un breu repàs de la història del SRM, i d'un recordatori del seu principi de funcionament, incloent el procés de producció de parell, la corba característica parell-velocitat, unes primeres consideracions sobre la forma de controlar-lo, els avantatges i inconvenients de la seva utilització, i les possibles aplicacions, es descriuen les parts constitutives de l'accionament: estructura electromagnètica, convertidor estàtic i captador de posició.Es construeix un primer accionament amb captador de posició en el rang de potències esmentat, sota el criteri de màxima simplicitat constructiva i baix cost. Es valora la importància i necessitat de prescindir del sensor de posició que es tradueix en un menor volum de l'accionament, la reducció d'una important font de falles i la millor adaptació a ambients hostils.Es classifiquen i descriuen els diferents mètodes existents per eliminar el sensor de posició utilitzant un nou criteri basat en la equació elèctrica del SRM. Es realitza un estudi comparatiu dels avantatges i inconvenients dels diversos mètodes. Per a la construcció d'un accionament sense captadors de velocitat s'escull un mètode de control que és una variació innovadora de l'estimació de flux magnètic en temps real, implementada en un microcontrolador econòmic de només 8 bits.Es realitzen proves experimentals exhaustives amb i sense regulació de velocitat, tan per accionaments amb sensors com per accionaments sense sensors, sobre les mateixes estructures electromagnètiques. Es discuteixen els resultats obtinguts comparant el comportament del SRM en tots els casos. Es valora el cost econòmic associat a l'eliminació del sensor i el cost comparat amb d'altres tipus d'accionaments. Es recullen algunes possibilitats per a la millora dels resultats. Es resumeixen les aportacions, es proporcionen les conclusions i s'orienten les futures línies de treball. / Se constata que los accionamientos eléctricos de pequeña potencia (<50W) y reducida tensión (<60V), sin llegar a formar una familia homogénea, son principalmente de tipo electromagnético, aunque los de tipo piezoeléctrico van adquiriendo una importancia creciente. En el segmento de potencias y tensiones en cuestión, los accionamentos utilizados actualmente son los motores convencionales de CC. excitados con imanes permanentes y, cada vez mas, motores de CC. sin escobillas. Siendo éstos los que han popularizado la simbiosis entre las estructuras electromagnéticas tradicionales y los dispositivos electrónicos.Se constata el interés actual despertado por el motor de Reluctancia Autocommutado (SRM) debido a su robustez y simplicidad constructiva, a su tolerancia a los fallos y a la relativa sencillez de su control. Interés mostrado por laboratorios de investigación, Universidades, y también por el mundo industrial. Se presenta al SRM sin sensores de posición como una alternativa a los accionamentos de CC. con y sin escobillas, para aplicaciones de pequeña potencia y reducida tensión, tanto en el caso de precisar velocidad variable como, especialmente, para velocidad no regulable. Alternativa avalada por la ausencia de imanes, la eliminación del colector, la simplificación del convertidor estático y del control y las expectativas de bajo coste, a pesar de que en el rango de potencias inferiores al kW el SRM no presenta tan buen rendimiento ni cuociente par/volumen prismático como en los motores con imanes permanentes.Después de un breve repaso de la historia del SRM y de un recordatorio de su principio de funcionamiento, incluyendo el proceso de producción del par, la curva característica par-velocidad, unas primeras consideraciones sobre la forma de controlarlo, las ventajas y inconvenientes de su utilización, y las posibles aplicaciones, se describen las partes constituyentes del accionamiento: estructura electromagnética, convertidor estático y captador de posición.Se construye un primer accionamiento con captador de posición en el rango de potencias aludido, bajo el criterio de máxima simplicidad constructiva y bajo coste. Se valora la importancia y la necesidad de prescindir del sensor de posición que se traduce en un menor volumen del accionamiento, la reducción de una importante fuente de fallos y la mejor adaptación en ambientes hostiles.Se clasifican y describen diferentes métodos para eliminar el sensor de posición utilizando un criterio nuevo basado en la ecuación eléctrica del SRM. Se realiza un estudio comparativo de las ventajas y inconvenientes de los diversos métodos. Para la construcción de un accionamiento sin captadores de velocidad se escoge un método de control que es una variación novedosa de la estimación de flujo magnético en tiempo real, implementada en un microcontrolador económico de solo 8 bits.Se realizan pruebas experimentales exhaustivas con y sin regulación de velocidad, tanto para accionamientos con sensors como para accionamientos sin sensores, sobre las mismas estructuras electromagnéticas. Se discuten los resultados obtenidos comparando el comportamiento del SRM en todos los casos. Se valora el coste económico asociado a la eliminación del sensor y el coste comparativo respecto de otros tipos de accionamientos. Se reseñan algunas posibilidades para la mejora de los resultados. Se resumen las aportaciones realizadas, se proporcionan las conclusiones y se orientan las futuras líneas de trabajo. / Nowadays low power (<50W) and low voltage (<60V) electrical drives do not belong to an homogeneous family although they are mainly electromagnetic, but recently the piezoelectric drives have been increasingly used. Permanent magnet DC drives and, more and more, permanent magnet brushless DC are used in this segment of power and voltage treated. The brushless ones have widespread the symbiosis among traditional electromagnetic structures and electronic devices.In recent years the Switched Reluctance Motor (SRM) is receiving great attention because of its simple and inherently rugged motor construction, almost all fault tolerant and its relatively easy control. The focus of its great interest is found not only at research laboratories and Universities but also in the industry. The sensorless SRM is proposed as an alternative to well established DC motor drivers with or without brushes, for low power and low voltage applications that require or much better those which do not require adjustable speed. This proposal is based on the absence of magnets and mechanical commutator, the power converter and control simplification and the low cost expectation. Despite that, the SRM of power range below 1 kW does not have as good efficiency and ratio torque to gross electromagnetic magnetic volume as could be obtained with a permanent magnet motor. After some brief notes on SRM history and a review of its principle of work that includes the torque process production, the torque-speed characteristics, some first considerations about the control manner, the advantages and disadvantages, and the most suitable applications; the drive constitutive parts are described: the electromagnetic structure, the power converter and the position sensor.First a drive with position sensor has been developed on the power range mentioned and with the maximum simplicity and low cost criteria. The importance of sensorless control is emphasized in order to reduce the drive volume, to reduce an important source of failures and the better adaptation to harsh environments.Many different methods of sensorless control have been described and classified using new criteria based on the SRM electrical equation. A compared study of the advantages and disadvantages of different methods has been done. In order to implement a sensorless driver choice a control method is chosen that is one of the newest variations of the magnetic flux estimation in real time, it has been implemented in a cheap 8-bit microcontroller.Exhaustive experimental tests have been done, with or without speed regulation, either with sensor or sensorless control position on the same electromagnetic structures. The obtained results have been discussed by comparison of the SRM performance in all situations. The cost reductions due to sensorless construction and the comparative cost of other kinds of drivers have been quoted. Some possibilities are proposed so as to improve the results. A summary of contributions, conclusions and the future work lines are given.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-05-24Bitstream added on 2014-06-13T19:27:59Z : No. of bitstreams: 1 raniel_t_me_ilha.pdf: 1815527 bytes, checksum: 2b9558bcbd56601c8cbb627feda891cf (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A automação de esteiras rolantes é algo comum e importante em sistemas industriais, mas problemas práticos ainda representam desafios. Um dos desses desafios é manter a precisão em sistemas que exigem paradas sistemáticas, pois folgas mecânicas tendem a provocar variações nas posições de paradas ao longo do tempo. A aplicação de motores de indução têm se tornado comum e soluções eficientes e de baixo custo têm sido pesquisadas. Neste trabalho foi desenvolvido e implementado um sistema de controle de posição e velocidade aplicado em esteiras transportadoras utilizando inversor de frequência, microcontrolador, encoder óptico incremental e sensor indutivo. O movimento da esteira transportadora é efetuado por um motor de indução trifásico, que é acionado pelo conjunto microcontrolador – inversor de frequência. Este conjunto impõe uma frequência no estator do motor através de uma troca de mensagens entre microcontrolador e inversor de frequência (Sistema Mestre-Escravo). Para o envio e recebimento das mensagens, utilizou-se o protocolo de comunicação serial USS® (Universal Serial Interface Protocol) através do padrão RS-485. Os controles de posição e velocidade de rotação do eixo do motor fundamentam-se no sinal gerado pelo encoder óptico incremental, responsável por informar a posição do eixo do motor ao longo da trajetória, e no sensor indutivo que determina uma referência externa importante para a esteira transportadora. Para o funcionamento automático da esteira, elaborou-se um software em linguagem de programação C. Como resultado obteve-se um sistema de controle de posição e velocidade do eixo do motor de indução trifásico que apresenta bons resultados / Automated conveyors system have been largely used in industrial applications. However, there are still practical issues to be overcome. One of them is due to the system mechanical limitation which can lead to low accuracy for applications based on “stop-and-go” movements. Induction motors have been largely used in such applications and low costs solutions have been searched. In this work it was developed and implemented a system of positioning and velocity control applied to conveyors which is based on frequency inverter, microcontroller, optical incremental encoder and inductive sensor. The conveyor’s movement is made by means of a three-phase induction motor, which is driven by the couple microcontroller–frequency inverter. There are messages exchange between the microcontroller and the frequency inverter (Master – Slave configuration) which is based on the communication serial protocol USS through the RS-485 standard. The position and velocity of the motor spindle are controlled using an optical incremental encoder, which is responsible to provide the position of the trajectory, and an inductive sensor which determines the initial reference to the conveyor. The software used to control the system was developed in C language. The results show a low cost system with good results

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Os sistemas de controle de excitação em máquinas síncronas devem detectar com bastante rapidez as mudanças causadas pela entrada de carga no gerador isolado e atuar no sistema de excitação de forma rápida e eficiente, para manter a tensão terminal em níveis desejados. Ao contrário de outros trabalhos realizados nesta área com circuitos eletrônicos analógicos, em muitos casos, este controlador pode ser construído utilizando tecnologia microcontrolada por possuir alto nível de eficiência no controle, circuito com flexibilidade para implementação de diferentes estratégias de controle e baixo custo para produção. A abordagem deste trabalho consiste em uma proposta para aplicação de um controle de excitação automático utilizando uma malha PID, com opções de controle manual, monitoramento de tensão terminal e temperatura de estator da máquina, utilizando um microcontrolador PIC16F877A da empresa Microchip Technology. Os resultados obtidos a partir de ensaios práticos em laboratório com partidas diretas de motores de indução (1 e 2 cv) com um gerador de 2 kVA mostra que a atuação do controlador recuperou a tensão terminal em pouco tempo, para o setpoint adotado. E por fim, os resultados obtidos foram comparados com os tempos de resposta de outro conhecido regulador automático de tensão encontrado no mercado, para comprovar o bom desempenho de controle deste projeto. / The excitation control systems in synchronous machines must very quickly detect changes caused by load increase on the isolated generator and act on the excitation system in a rapid and efficient way in order to maintain terminal voltage at optimal desired levels. Unlike other works related with this area which used analog-based electronic circuits, this controller can in many case be built utilizing microcontrolled technology which is more efficient and flexible to implement different control strategies, as well as having a low cost of production. The approach of this research consists in a proposal to apply an automatic excitation controller, utilizing a PID control loop, including manual adjustments and monitorings of terminal voltage and stator temperature of the machine. It employs a PIC16F877A microcontroller from the Microchip Technology Company. The results obtained through practical tests in laboratory with a direct online start of induction motors (1 and 2 HP) on a 2 kVA generator show that the controller acts to recover the terminal voltage to the adopted setpoint in a reduced time. Finally, the results were also compared to the time of response provided from another well-known automatic voltage regulator found in the market, in order to prove the good control performance of this project. / Dissertação (Mestrado)

Made available in DSpace on 2016-12-12T17:38:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alexandre Pinotti.pdf: 2613359 bytes, checksum: 2102dc273398a9bfa8e51bb28b5fded1 (MD5) Previous issue date: 2012-12-11 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work presents a method for embedded systems design based on the Supervisory Control Theory for Discrete-Event Systems. The method is composed of steps comprising the specification phase until the approval of the control system. The conception phase is based on the local modular approach for the synthesis of minimally restrictive supervisors that constrains the plant behavior by disabling controllable events and are nonblocking with respect to the set of marked states. The method also includes an implementation architecture for the supervisory control applied to microcontrollers to solve problems such as causality, choice and inexact synchronization. An interface concentrates all controllable and uncontrollable events generation. It deals with the choice problem when reduced supervisors are implemented, randomly choosing one controllable event among the possible ones. This dissertation also presents a tool developed for the automatic code generation of the proposed implementation structure. The main module code is generated to be independent of the number of supervisors and plant models, that is, is the same for any control application. The tool is used to obtain the control applied to a case study and also for the temperature control of a commercial refrigerator. The control system has been validated using the same tools applied for the validation of household appliances at Whirlpool Corporation / Neste trabalho é proposto um método de projeto para sistemas embarcados concebido com base na Teoria de Controle Supervisório de Sistemas a Eventos Discretos. O método é composto por etapas que vão desde a especificação até a aprovação do sistema de controle. A etapa de concepção do método utiliza da abordagem modular local para síntese de supervisores minimamente restritivos que limitam o comportamento da planta através da desabilitação de eventos controláveis e são não bloqueantes em relação ao conjunto de estados marcados. O método ainda inclui uma arquitetura de implementação do controle supervisório direcionada para microcontroladores, visando solucionar os problemas da causalidade, escolha e sincronização inexata. Uma interface é concebida para concentrar a geração de eventos controláveis e não controláveis. Apresenta-se uma solução para o problema da escolha quando são implementados supervisores reduzidos sendo tal escolha realizada de modo online definindo um evento controlável, entre os possíveis, de forma aleatória. Apresenta-se uma ferramenta desenvolvida para a geração de código baseada na estrutura de implementação proposta. O código do módulo principal é gerado de forma a ser independente do número de supervisores e modelos de planta envolvidos, sendo o mesmo para qualquer aplicação de controle. Utiliza-se a ferramenta para obtenção do código da lógica de controle em um estudo de caso e para a regulação de temperatura em um refrigerador comercial. A validação do controle é realizada utilizando-se de ferramentas aplicadas à validação de eletrodomésticos da linha branca na Whirlpool Eletrodomésticos.

La publicación es una guía teórica y práctica para el aprendizaje de la metodología de programación y diseño de aplicaciones con sistemas embebidos de 8 bits de CPU, específicamente tomando como modelo el microcontrolador PIC18F4550 de la marca Microchip®. El libro trata de enfocar aquellos aspectos que son de suma importancia conocer para el diseño y desarrollo de hardware basado en sistemas embebidos: entender la arquitectura del microcontrolador, conocer las herramientas de desarrollo disponibles en el mercado y la Internet para el diseño de firmware, dominio del lenguaje ensamblador y dominio de un lenguaje de alto nivel como el ANSI C. También se busca explicar el funcionamiento de los módulos periféricos internos del microcontrolador y presentar ejemplos de diseño de hardware y firmware de diversas aplicaciones reales. Escanear este código con tu smartphone Sergio Salas, ingeniero electrónico y autor de esta publicación, propone el uso de dos herramientas de aprendizaje: el hardware PIC18F4550, sobre el cual se presentan diversas aplicaciones reales de diseño electrónico digital, las cuales el lector las puede tomar como referencia para implementarlas en un proyecto personal similar u otro más grande o simplemente para verificar su funcionamiento. La segunda herramienta a utilizarse es el software MPLAB X IDE de la marca Microchip® que es la interfaz de desarrollo de firmware.

[ES] La capacidad de las células madre para proliferar formando distintas células especializadas les otorga la potencialidad de servir de base para terapias efectivas para patologías cuyo tratamiento era inimaginable hasta hace apenas dos décadas. Sin embargo, esta capacidad se encuentra mediada por estímulos fisiológicos, químicos, y eléctricos, específicos y complejos, que dificultan su traslación a la rutina clínica. Por ello, las células madre representan un campo de estudio en el que se invierten amplios esfuerzos por parte de la comunidad científica. En el ámbito de la regeneración nerviosa, para modular su desarrollo y diferenciación el tratamiento farmacológico, la electroestimulación, y la estimulación optogenética son técnicas que están consiguiendo prometedores resultados. Es por ello por lo que en la presente tesis se ha desarrollado un conjunto de sistemas electrónicos para permitir la aplicación combinada de estas técnicas in vitro, con perspectiva a su aplicación in vivo. Hemos diseñado una novedosa tecnología para la liberación eléctricamente controlada de fármacos. Esta tecnología está basada en nanopartículas de sílice mesoporosa y puertas moleculares de bipiridina-heparina. Las puertas moleculares son electroquímicamente reactivas, y encierran los fármacos en el interior de las nanopartículas, liberándolos ante un estímulo eléctrico. Hemos caracterizado esta tecnología, y la hemos validado mediante la liberación controlada de rodamina en cultivos celulares de HeLa. Para la combinación de liberación controlada de fármacos y electroestimulación hemos desarrollado dispositivos que permiten aplicar los estímulos eléctricos de forma configurable desde una interfaz gráfica de usuario. Además, hemos diseñado un módulo de expansión que permite multiplexar las señales eléctricas a diferentes cultivos celulares. Además, hemos diseñado un dispositivo de estimulación optogenética. Este tipo de estimulación consiste en la modificación genética de las células para que sean sensibles a la radiación lumínica de determinada longitud de onda. En el ámbito de la regeneración de tejido mediante células precursoras neurales, es de interés poder inducir ondas de calcio, favoreciendo su diferenciación en neuronas y la formación de circuitos sinápticos. El dispositivo diseñado permite obtener imágenes en tiempo real mediante microscopía confocal de las respuestas transitorias de las células al ser irradiadas. El dispositivo se ha validado irradiando neuronas modificadas con luz pulsada de 100 ms. También hemos diseñado un dispositivo electrónico complementario de medida de irradiancia con el doble fin de permitir la calibración del equipo de irradiancia y medir la irradiancia en tiempo real durante los experimentos in vitro. Los resultados del uso de los bioactuadores en procesos complejos y dinámicos, como la regeneración de tejido nervioso, son limitados en lazo abierto. Uno de los principales aspectos analizados es el desarrollo de biosensores que permitiesen la cuantización de ciertas biomoléculas para ajustar la estimulación suministrada en tiempo real. Por ejemplo, la segregación de serotonina es una respuesta identificada en la elongación de células precursoras neurales, pero hay otras biomoléculas de interés para la implementación de un control en lazo cerrado. Entre las tecnologías en el estado del arte, los biosensores basados en transistores de efecto de campo (FET) funcionalizados con aptámeros son realmente prometedores para esta aplicación. Sin embargo, esta tecnología no permitía la medición simultánea de más de una biomolécula objetivo en un volumen reducido debido a las interferencias entre los distintos FETs, cuyos terminales se encuentran inmersos en la solución. Por ello, hemos desarrollado instrumentación electrónica capaz de medir simultáneamente varios de estos biosensores, y la hemos validado mediante la medición simultánea de pH y la detección preliminar de serotonina y glutamato. / [CA] La capacitat de les cèl·lules mare per a proliferar formant diferents cèl·lules especialitzades els atorga la potencialitat de servir de base per a teràpies efectives per a patologies el tractament de les quals era inimaginable fins fa a penes dues dècades. No obstant això, aquesta capacitat es troba mediada per estímuls fisiològics, químics, i elèctrics, específics i complexos, que dificulten la seua translació a la rutina clínica. Per això, les cèl·lules mare representen un camp d'estudi en el qual s'inverteixen amplis esforços per part de la comunitat científica. En l'àmbit de la regeneració nerviosa, per a modular el seu desenvolupament i diferenciació el tractament farmacològic, l'electroestimulació, i l'estimulació optogenética són tècniques que estan aconseguint prometedors resultats. És per això que en la present tesi s'ha desenvolupat un conjunt de sistemes electrònics per a permetre l'aplicació combinada d'aquestes tècniques in vitro, amb perspectiva a la seua aplicació in vivo. Hem dissenyat una nova tecnologia per a l'alliberament elèctricament controlat de fàrmacs. Aquesta tecnologia està basada en nanopartícules de sílice mesoporosa i portes moleculars de bipiridina-heparina. Les portes moleculars són electroquímicament reactives, i tanquen els fàrmacs a l'interior de les nanopartícules, alliberant-los davant un estímul elèctric. Hem caracteritzat aquesta tecnologia, i l'hem validada mitjançant l'alliberament controlat de rodamina en cultius cel·lulars de HeLa. Per a la combinació d'alliberament controlat de fàrmacs i electroestimulació hem desenvolupat dispositius que permeten aplicar els estímuls elèctrics de manera configurable des d'una interfície gràfica d'usuari. A més, hem dissenyat un mòdul d'expansió que permet multiplexar els senyals elèctrics a diferents cultius cel·lulars. A més, hem dissenyat un dispositiu d'estimulació optogenètica. Aquest tipus d'estimulació consisteix en la modificació genètica de les cèl·lules perquè siguen sensibles a la radiació lumínica de determinada longitud d'ona. En l'àmbit de la regeneració de teixit mitjançant cèl·lules precursores neurals, és d'interés poder induir ones de calci, afavorint la seua diferenciació en neurones i la formació de circuits sinàptics. El dispositiu dissenyat permet obtindré imatges en temps real mitjançant microscòpia confocal de les respostes transitòries de les cèl·lules en ser irradiades. El dispositiu s'ha validat irradiant neurones modificades amb llum polsada de 100 ms. També hem dissenyat un dispositiu electrònic complementari de mesura d'irradiància amb el doble fi de permetre el calibratge de l'equip d'irradiància i mesurar la irradiància en temps real durant els experiments in vitro. Els resultats de l'ús dels bioactuadors en processos complexos i dinàmics, com la regeneració de teixit nerviós, són limitats en llaç obert. Un dels principals aspectes analitzats és el desenvolupament de biosensors que permeteren la quantització de certes biomolècules per a ajustar l'estimulació subministrada en temps real. Per exemple, la segregació de serotonina és una resposta identificada amb l'elongació de les cèl·lules precursores neurals, però hi ha altres biomolècules d'interés per a la implementació d'un control en llaç tancat. Entre les tecnologies en l'estat de l'art, els biosensors basats en transistors d'efecte de camp (FET) funcionalitzats amb aptàmers són realment prometedors per a aquesta aplicació. No obstant això, aquesta tecnologia no permetia el mesurament simultani de més d'una biomolècula objectiu en un volum reduït a causa de les interferències entre els diferents FETs, els terminals dels quals es troben immersos en la solució. Per això, hem desenvolupat instrumentació electrònica capaç de mesurar simultàniament diversos d'aquests biosensors i els hem validat amb mesurament simultani del pH i la detecció preliminar de serotonina i glutamat. / [EN] The stem cells' ability to proliferate to form different specialized cells gives them the potential to serve as the basis for effective therapies for pathologies whose treatment was unimaginable until just two decades ago. However, this capacity is mediated by specific and complex physiological, chemical, and electrical stimuli that complicate their translation to clinical routine. For this reason, stem cells represent a field of study in which the scientific community is investing a great deal of effort. In the field of nerve regeneration, to modulate their development and differentiation, pharmacological treatment, electrostimulation, and optogenetic stimulation are techniques that are achieving promising results. For this reason, we have developed a set of electronic systems to allow the combined application of these techniques in vitro, with a view to their application in vivo. We have designed a novel technology for the electrically controlled release of drugs. This technology is based on mesoporous silica nanoparticles and bipyridine-heparin molecular gates. The molecular gates are electrochemically reactive and entrap the drugs inside the nanoparticles, releasing them upon electrical stimulus. We have characterized this technology and validated it by controlled release of rhodamine in HeLa cell cultures. For combining electrostimulation and controlled drug release we have developed devices that allow applying the different electrical stimuli in a configurable way from a graphical user interface. In addition, we have designed an expansion module that allows multiplexing electrical signals to different cell cultures. In addition, we have designed an optogenetic stimulation device. This type of stimulation consists of genetically modifying cells to make them sensitive to light radiation of a specific wavelength. In tissue regeneration using neural precursor cells, it is interesting to be able to induce calcium waves, favoring the cell differentiation into neurons and the formation of synaptic circuits. The designed device enable the obtention of real-time images through confocal microscopy of the transient responses of cells upon irradiation. The device has been validated by irradiating modified neurons with 100 ms pulsed light stimulation. We have also designed a complementary electronic irradiance measurement device to allow calibration of the irradiator equipment and measuring irradiance in real time during in vitro experiments. The results of using bioactuators in complex and dynamic processes, such as nerve tissue regeneration, are limited in an open loop. One of the main aspects analyzed is the development of biosensors that would allow quantifying of specific biomolecules to adjust the stimulation provided in real time. For instance, serotonin secretion is an identified response of neural precursor cells elongation, among other biomolecules of interest for the implementation of a closed-loop control. Among the state-of-the-art technologies, biosensors based on field effect transistors (FETs) functionalized with aptamers are promising for this application. However, this technology did not allow the simultaneous measurement of more than one target biomolecule in a small volume due to interferences between the different FETs, whose terminals are immersed in the solution. This is why we have developed electronic instrumentation capable of simultaneously measuring several of these biosensors, and we have validated it with the simultaneous pH measurement and the preliminary detection of serotonin and glutamate. / Monreal Trigo, J. (2023). Electronic Devices for the Combination of Electrically Controlled Drug Release, Electrostimulation, and Optogenetic Stimulation for Nerve Tissue Regeneration [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/193841

La investigación realizada a los sistemas de seguridad electrónica de edificios, plantea como objetivo principal el reconocimiento de tres gestos de un lenguaje corporal del personal de vigilancia, y la consecuente activación de alarma en forma automática. Inicialmente se realizó una encuesta dirigida a las administraciones y personal de edificios, para saber cuales eran las ocurrencias que vulneraban la seguridad de un edificio multifamiliar, luego se observaron y analizaron las imágenes capturadas por una cámara de vigilancia ubicada en la recepción, identificando las ocurrencias más vulnerables y gestos asociados a dichos eventos; se seleccionaron tres gestos que en forma inconsciente realizaba el personal de vigilancia ante dichas situaciones. A determinados cuadros que comprenden estas imágenes se le aplicaron técnicas de procesamiento espacial, con ayuda de una iluminación artificial que era más intensa en la parte posterior del sujeto de análisis, consiguiéndose la definición de una silueta binarizada en el entorno Matlab, técnicas como selección del plano rojo, plano de bits más significativo, invertir imagen y transformaciones morfológicas tipo cerradura, definieron una silueta que ayudó a desarrollar un algoritmo matemático para generar una señal eléctrica en el puerto serial USB del ordenador, donde se conectó físicamente una plataforma de hardware Arduino que activa la alarma. La elección de esta plataforma se debió a que Matlab cuenta con un grupo de instrucciones para Arduino, con el objetivo de lograr una comunicación sincronizada entre ordenador e interface. Las técnicas utilizadas reconocieron 62,5% de los eventos descritos en las encuestas realizadas y que no son mencionadas en temas de investigación similar. Para lograr el objetivo fue necesario analizar un cuadro por segundo. The research poses as their main objective the three gestures recognition of a body language of surveillance personnel and the consequent activation of alarm automatically. It was initially carried out a survey of the administration and the offices of the buildings to know which were the occurrences that violate the security of a multi-family building, then were observed and analyzed images captured by a surveillance camera located in the reception, identifying the most vulnerable occurrences and gestures associated with these events; were selected three gestures that unconsciously performs surveillance personnel before such situations; to certain pictures that comprise these images were applied spatial processing techniques, with the help of an artificial lighting that was more intense in the back of the subject of analysis, getting the definition of a silhouette binarized in the Matlab environment, techniques such as plane selection red, more significant bit plane, to invest an image and convolution close type, defined a silhouette that allowed to develop a mathematical algorithm that generated an electrical signal in USB serial port of the computer, where it is physically connected a hardware platform Arduino that active the alarm.This platform choice is due to the fact that Matlab has a group of instructions for Arduino, achieving an orderly communication between computer and interface. The techniques used recognized 62.5 % of the events described in the surveys carried out and which aren’t mentioned in similar research topics. To achieve the objective was necessary to analyze a picture per second.