A área de sensores é uma das mais importantes do mundo tecnológico e científico moderno. O monitoramento contínuo de processos através de variáveis de diversas naturezas está presente em áreas como indústria, agricultura, biologia, meio ambiente, e centros de pesquisa. Os sensores químicos de pH fazem parte deste conjunto por analisar um dos parâmetros mais importantes em muitas áreas. Neste trabalho, o uso de filmes finos de polianilina (PANI) eletrodepositada em sensores de pH foi estudado. Duas configurações do sensor EGFET (Extended Gate Field-Effect Transistor) foram estudadas: o sensor Single-EGFET (S-EGFET) e o sensor Instrumental Amplifier-EGFET (IA-EGFET). Os filmes foram analisados nos dois sistemas e a sensibilidade e linearidade de cada sensor, comparada. Valores iniciais de sensibilidade no sensor IA-EGFET foram reduzidas devido a protonação interna do polímero quando medidos no sensor S-EGFET. Observamos uma relação entre quantidade de material polimérico depositado e o grau de alteração dos parâmetros. Os filmes de PANI foram estudados em sensores IA-EGFET como passo inicial para aplica-los em sensores diferencias, Diferencial-IA-EGFET (D-IA-EGFET). Desenvolveu-se o sensor diferencial por esse apresentar a vantagem de ser insensível a ruído (temperatura, tempo, sistema eletrônico, concentração, etc.) sobre o sensor simples. Para este sensor temos um filme principal com alta sensibilidade ao íon de interesse, um filme de contraste com baixa sensibilidade aos íons de interesse e igual sensibilidade às fontes indesejáveis. Esses pares de filmes foram compostos por PANI, protonada e não protonada, óxido de estanho dopado com flúor e dióxido de titânio. Medidas diferenciais em função de temperatura, concentração da solução de estudo e tempo mostraram que um mecanismo de sensibilidade a íons e propriedades elétricas similares dos filmes gera um sensor diferencial bom e estável. A PANI é um material poli-eletrocrômico, isto é, seu estado de oxidação altera sua coloração. Utilizando filmes finos de PANI, que sofrem reações de protonação e desprotonação em contato com soluções ácidas e básicas, obtivemos um sensor ótico analisando os espectros de reflexão das amostras. Uma resposta aprimorada por polarização elétrica das amostras mostrou aumento da sensibilidade e diminuição da linearidade do sensor em função da variação da polarização, fazendo necessária a obtenção de um ponto ótimo de trabalho. / The study of sensors is one of the most important in the technological and scientific modern world. Continuous monitoring of processes, using variables of different types, is present in such areas as industry, agriculture, biology, environment, and research centers. Chemical pH sensors are part of this group due to its capability to analyze important parameter in many fields. In this MS we investigated the use of electrodeposited polyaniline (PANI) thin films as pH sensors. Two configurations of the EGFET (Extended Gate Field-Effect Transistor) sensor were studied: the Single-EGFET (S-EGFET) and the Instrumental Amplifier-EGFET (IA-EGFET). The films were analyzed in both systems and the sensitivity and linearity of each sensor were compared. Initial sensitivities measured in the IA-EGFET were reduced due to polymer bulk protonation after sequential measurement in the S-EGFET system. A relationship between the amount of deposited polymer and the degree of sensitivity change was observed. The films of PANI were studied in IA-EGFET sensors prior to its application in differential mode sensors, the Differential-IA-EGFET (D-IA-EGFET). The differential mode of operation was developed due to its advantage of being insensitivity to noise (temperature, electronic, time and buffer concentration variations) over the single one. The sensor has a principal film possessing high sensitivity to the target ion and a contrast film with a low sensitivity to the target ion, and both with the same sensitivity to the noise sources. These films were made of PANI, protonated and non-protonated, fluorine tin oxide, and titanium dioxide. Differential measurements as function of temperature, buffer concentration and time showed that similarity in ion-sensing mechanisms and electrical properties of the single films is necessary for the fabrication of good and stable differential sensors. PANI is a polyelectrochromic material, in other words, its oxidation state changes its color. Thin films of PANI (which can be protonated or deprotonated in contact to acid or basic solutions) were used in optical sensors by means of its reflective spectra. A bias-enhanced reflective response increased the films sensitivity and decreases its linearity, inducing the determination of an optimized working point.

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:24:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paulo Roberto Dulnik.pdf: 5194305 bytes, checksum: 354a67d6b39920693b0d770fe0b5dd6d (MD5) Previous issue date: 2006-06-13 / This paper objective was to develop a pluviograph with an optical sensor. The chosen modal to be developed was the bascule type for being versatile for the automatization process. To build the bascule, galvanized material was used. Te bascule, for precipitation measurement, has a sensibility of 0.3mm of liquid, that is, for every 0.3mm of rain precipitation there is collected water rejection and optical sensors, made of emission-receptor sets, send out pulses that are registered by an electronic counter and by a Personal Computer (PC). To build the receptor surface a 200 cm2-collecting ring was used and it is one of the most important parts of the instrument. This 200 cm2-receptor area is one of the most employed among pluviographs used in the country. The bascule system components were structured with bolted, removable parts without the use of soldering so it wouldn t cause deformity and to facilitate adjustments during building and testing. The electronic counter totals precipitation amount through the number of operations of the bascule system that are shown in a display. Through its parallel port, the computer uses a routine program and registers the amount of rain precipitation with the help of a transductional circuit. The computer software was developed in Visual Basic platform and named Monitor. On the computer screen, a table with the record of the 12 last operations performed by the bascule system is shown, and next to it, a three-indicator bar chart shows precipitation that occurred in the last minute, the last hour and in the last 24 hours (day). To validate the workability of the instrument, for comparative measurements, other two instruments were used: a Ville-de-Paris Conventional Pluviometer and a R. Fuess Siphon Pluviograph with readings taken at 9 AM. With these references, a considerable good performance was obtained, showing the record of the precipitation phenomenon with good regularity, which falls within this research expectation. Error relative to precipitation quantity pattern during measurements fell between 0mm and 1.9mm intervals. Error relative to the R. Fuess Siphon Pluviograph fell between 0mm and 2.1mm intervals. The least intense precipitation registered during this period(03/03/2006 04/14/2006) was 0.3mm, whereas the most intensive was 57mm. / Este trabalho estabeleceu como objetivo desenvolver um pluviógrafo com sensor ótico. O modelo escolhido para desenvolver foi o de caçambas (báscula), por ser bastante versátil para o processo de automatização. O material utilizado para construção da báscula foi chapa galvanizada. A báscula para medição da precipitação tem uma sensibilidade de 0,3 mm, isto é, a cada 0,3 mm de chuva acontece um descarte da água coletada e sensores óticos, formados por conjuntos emissor-receptor, emitem pulsos, contabilizados por um contador eletrônico e um microcomputador pessoal (PC). Para a construção da superfície receptora utilizou-se um anel de captação com área de 200 cm2, sendo uma das partes mais importantes do instrumento. Essa área de captação é uma das mais difundidas entre os pluviógrafos utilizados no Brasil. Os componentes do sistema basculante foram estruturados com peças totalmente desmontáveis, parafusadas e sem utilização de solda para não haver deformações e facilitar o ajuste durante a construção e testes. O contador eletrônico totaliza a quantidade precipitada pelo número de operações do sistema basculante, mostrado em um display. O computador, por meio de sua porta paralela, utiliza uma rotina de programa e registra no tempo a quantidade de chuva precipitada, com o auxílio de um circuito transdutor. O software foi desenvolvido em linguagem Visual Basic e denominado Monitor. Na tela do Monitor são mostrados uma tabela com o registro das últimas 12 operações realizadas pelo sistema basculante e, ao seu lado, um gráfico de barras com três indicações: a precipitação ocorrida no último minuto, na última hora e nas últimas 24 horas (dia). Para validar o funcionamento do instrumento foram utilizados, para medidas comparativas, outros dois instrumentos: como referência (padrão) um pluviômetro convencional tipo ville de Paris, além de um pluviógrafo de sifão (R. Fuess). Foram realizadas leituras a cada dia sempre às 9 horas. Com essas referências obteve-se um desempenho considerado bom, apresentando o registro do fenômeno da precipitação com boa regularidade, ficando dentro das expectativas deste trabalho de pesquisa. O erro relativamente ao padrão da quantidade de precipitação, durante as medições efetuadas, ficou compreendido entre o intervalo de 0 mm e 1,9 mm. O erro relativamente ao pluviógrafo de sifão (R. Fuess) ficou compreendido entre o intervalo de 0 mm e 2,1 mm. A precipitação menos intensa registrada nesse período( 03/03/2006 14/04/2006) foi de 0,3 mm e a mais intensa foi de 57 mm.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:48:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paulo Roberto Dulnik.pdf: 5194305 bytes, checksum: 354a67d6b39920693b0d770fe0b5dd6d (MD5) Previous issue date: 2006-06-13 / This paper objective was to develop a pluviograph with an optical sensor. The chosen modal to be developed was the bascule type for being versatile for the automatization process. To build the bascule, galvanized material was used. Te bascule, for precipitation measurement, has a sensibility of 0.3mm of liquid, that is, for every 0.3mm of rain precipitation there is collected water rejection and optical sensors, made of emission-receptor sets, send out pulses that are registered by an electronic counter and by a Personal Computer (PC). To build the receptor surface a 200 cm2-collecting ring was used and it is one of the most important parts of the instrument. This 200 cm2-receptor area is one of the most employed among pluviographs used in the country. The bascule system components were structured with bolted, removable parts without the use of soldering so it wouldn t cause deformity and to facilitate adjustments during building and testing. The electronic counter totals precipitation amount through the number of operations of the bascule system that are shown in a display. Through its parallel port, the computer uses a routine program and registers the amount of rain precipitation with the help of a transductional circuit. The computer software was developed in Visual Basic platform and named Monitor. On the computer screen, a table with the record of the 12 last operations performed by the bascule system is shown, and next to it, a three-indicator bar chart shows precipitation that occurred in the last minute, the last hour and in the last 24 hours (day). To validate the workability of the instrument, for comparative measurements, other two instruments were used: a Ville-de-Paris Conventional Pluviometer and a R. Fuess Siphon Pluviograph with readings taken at 9 AM. With these references, a considerable good performance was obtained, showing the record of the precipitation phenomenon with good regularity, which falls within this research expectation. Error relative to precipitation quantity pattern during measurements fell between 0mm and 1.9mm intervals. Error relative to the R. Fuess Siphon Pluviograph fell between 0mm and 2.1mm intervals. The least intense precipitation registered during this period(03/03/2006 04/14/2006) was 0.3mm, whereas the most intensive was 57mm. / Este trabalho estabeleceu como objetivo desenvolver um pluviógrafo com sensor ótico. O modelo escolhido para desenvolver foi o de caçambas (báscula), por ser bastante versátil para o processo de automatização. O material utilizado para construção da báscula foi chapa galvanizada. A báscula para medição da precipitação tem uma sensibilidade de 0,3 mm, isto é, a cada 0,3 mm de chuva acontece um descarte da água coletada e sensores óticos, formados por conjuntos emissor-receptor, emitem pulsos, contabilizados por um contador eletrônico e um microcomputador pessoal (PC). Para a construção da superfície receptora utilizou-se um anel de captação com área de 200 cm2, sendo uma das partes mais importantes do instrumento. Essa área de captação é uma das mais difundidas entre os pluviógrafos utilizados no Brasil. Os componentes do sistema basculante foram estruturados com peças totalmente desmontáveis, parafusadas e sem utilização de solda para não haver deformações e facilitar o ajuste durante a construção e testes. O contador eletrônico totaliza a quantidade precipitada pelo número de operações do sistema basculante, mostrado em um display. O computador, por meio de sua porta paralela, utiliza uma rotina de programa e registra no tempo a quantidade de chuva precipitada, com o auxílio de um circuito transdutor. O software foi desenvolvido em linguagem Visual Basic e denominado Monitor. Na tela do Monitor são mostrados uma tabela com o registro das últimas 12 operações realizadas pelo sistema basculante e, ao seu lado, um gráfico de barras com três indicações: a precipitação ocorrida no último minuto, na última hora e nas últimas 24 horas (dia). Para validar o funcionamento do instrumento foram utilizados, para medidas comparativas, outros dois instrumentos: como referência (padrão) um pluviômetro convencional tipo ville de Paris, além de um pluviógrafo de sifão (R. Fuess). Foram realizadas leituras a cada dia sempre às 9 horas. Com essas referências obteve-se um desempenho considerado bom, apresentando o registro do fenômeno da precipitação com boa regularidade, ficando dentro das expectativas deste trabalho de pesquisa. O erro relativamente ao padrão da quantidade de precipitação, durante as medições efetuadas, ficou compreendido entre o intervalo de 0 mm e 1,9 mm. O erro relativamente ao pluviógrafo de sifão (R. Fuess) ficou compreendido entre o intervalo de 0 mm e 2,1 mm. A precipitação menos intensa registrada nesse período( 03/03/2006 14/04/2006) foi de 0,3 mm e a mais intensa foi de 57 mm.

A área de sensores é uma das mais importantes do mundo tecnológico e científico moderno. O monitoramento contínuo de processos através de variáveis de diversas naturezas está presente em áreas como indústria, agricultura, biologia, meio ambiente, e centros de pesquisa. Os sensores químicos de pH fazem parte deste conjunto por analisar um dos parâmetros mais importantes em muitas áreas. Neste trabalho, o uso de filmes finos de polianilina (PANI) eletrodepositada em sensores de pH foi estudado. Duas configurações do sensor EGFET (Extended Gate Field-Effect Transistor) foram estudadas: o sensor Single-EGFET (S-EGFET) e o sensor Instrumental Amplifier-EGFET (IA-EGFET). Os filmes foram analisados nos dois sistemas e a sensibilidade e linearidade de cada sensor, comparada. Valores iniciais de sensibilidade no sensor IA-EGFET foram reduzidas devido a protonação interna do polímero quando medidos no sensor S-EGFET. Observamos uma relação entre quantidade de material polimérico depositado e o grau de alteração dos parâmetros. Os filmes de PANI foram estudados em sensores IA-EGFET como passo inicial para aplica-los em sensores diferencias, Diferencial-IA-EGFET (D-IA-EGFET). Desenvolveu-se o sensor diferencial por esse apresentar a vantagem de ser insensível a ruído (temperatura, tempo, sistema eletrônico, concentração, etc.) sobre o sensor simples. Para este sensor temos um filme principal com alta sensibilidade ao íon de interesse, um filme de contraste com baixa sensibilidade aos íons de interesse e igual sensibilidade às fontes indesejáveis. Esses pares de filmes foram compostos por PANI, protonada e não protonada, óxido de estanho dopado com flúor e dióxido de titânio. Medidas diferenciais em função de temperatura, concentração da solução de estudo e tempo mostraram que um mecanismo de sensibilidade a íons e propriedades elétricas similares dos filmes gera um sensor diferencial bom e estável. A PANI é um material poli-eletrocrômico, isto é, seu estado de oxidação altera sua coloração. Utilizando filmes finos de PANI, que sofrem reações de protonação e desprotonação em contato com soluções ácidas e básicas, obtivemos um sensor ótico analisando os espectros de reflexão das amostras. Uma resposta aprimorada por polarização elétrica das amostras mostrou aumento da sensibilidade e diminuição da linearidade do sensor em função da variação da polarização, fazendo necessária a obtenção de um ponto ótimo de trabalho. / The study of sensors is one of the most important in the technological and scientific modern world. Continuous monitoring of processes, using variables of different types, is present in such areas as industry, agriculture, biology, environment, and research centers. Chemical pH sensors are part of this group due to its capability to analyze important parameter in many fields. In this MS we investigated the use of electrodeposited polyaniline (PANI) thin films as pH sensors. Two configurations of the EGFET (Extended Gate Field-Effect Transistor) sensor were studied: the Single-EGFET (S-EGFET) and the Instrumental Amplifier-EGFET (IA-EGFET). The films were analyzed in both systems and the sensitivity and linearity of each sensor were compared. Initial sensitivities measured in the IA-EGFET were reduced due to polymer bulk protonation after sequential measurement in the S-EGFET system. A relationship between the amount of deposited polymer and the degree of sensitivity change was observed. The films of PANI were studied in IA-EGFET sensors prior to its application in differential mode sensors, the Differential-IA-EGFET (D-IA-EGFET). The differential mode of operation was developed due to its advantage of being insensitivity to noise (temperature, electronic, time and buffer concentration variations) over the single one. The sensor has a principal film possessing high sensitivity to the target ion and a contrast film with a low sensitivity to the target ion, and both with the same sensitivity to the noise sources. These films were made of PANI, protonated and non-protonated, fluorine tin oxide, and titanium dioxide. Differential measurements as function of temperature, buffer concentration and time showed that similarity in ion-sensing mechanisms and electrical properties of the single films is necessary for the fabrication of good and stable differential sensors. PANI is a polyelectrochromic material, in other words, its oxidation state changes its color. Thin films of PANI (which can be protonated or deprotonated in contact to acid or basic solutions) were used in optical sensors by means of its reflective spectra. A bias-enhanced reflective response increased the films sensitivity and decreases its linearity, inducing the determination of an optimized working point.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Most tropical and subtropical soils present insufficient availability of nitrogen (N) to meet the demand of maize and wheat in order to obtain high yields. The N in plants can be evaluated through the use of sensors of active optical spectrometry, on which stands the N-Sensor, equipment able to determine the N rate to be applied in coverage in real-time. The objective of this study was to evaluate the efficiency of variable-rate nitrogen fertilization with use of the N-Sensor and to correlate it with different parameters of the plant during the development of maize and wheat in Oxisols of the RS. The experiments were performed in Tio Hugo and Cruz Alta with corn and Victor Graeff and Cruz Alta with wheat. It was evaluated the effect of different doses of variable-rate and fixed-rate Nitrogen in plant parameters such as chlorophyll meter readings and dry weight, N content in dry weight and amount of N absorbed per unit area, correlating them with the Biomass Vigor Index (BVI), recommended dose from the N-Sensor and grain productivity. During the applications of nitrogen fertilizer it was collected an average between 235 and 345 records per hectare of BVI and recommended doses by the N-sensor. The yields of maize, for the variable-rate treatments, and although did not differed from the uniform-rate, were of 9273 kg ha-1 and 8571 kg ha-1 respectively for Tio Hugo and Cruz Alta, standing above the Southern average in the 2008/09 crop year (5570 kg ha-1). The experiments with wheat achieved an average productivity of 2520 kg ha-1 in Victor Graeff and 2858 kg ha-1 in Cruz Alta, above the average of the South region, which is around 2070 kg ha-1. The results showed that the chlorophyll measured by the SPAD was an early indicator for the recommendation of nitrogen fertilization for corn in the experiment conducted in Tio Hugo. At the stage of 8 fully expanded leaves, the critical value determined was 44.5 SPAD values. For wheat there was no correlation between the parameters evaluated and plant productivity. The critical content of SPAD at the flowering stage was 40.6. There was significant correlation between the dose indicated by the N-sensor and the productivity of wheat in the experiment in Victor Graeff, showing the efficiency of diagnosis with the sensor. The increase in grain yield with the application of variable-rate N by using the N-Sensor, compared with the fixed-rate N application, ranged from 8.05% in Cruz Alta and 3.6% in Tio Hugo for corn and 0.2% for wheat in Cruz Alta. Furthermore, there was a reduction of 4.35% in Victor Graeff for wheat and more studies should be conducted in order to adapt this new technology to the Brazilian crop. / A maioria dos solos tropicais e subtropicais apresenta disponibilidade insuficiente de nitrogênio (N) para atender a demanda das culturas de milho e trigo visando à obtenção de elevados rendimentos. O N nas plantas pode ser avaliado através da utilização de sensores de espectrometria ótica ativa, nas quais se destaca o N-Sensor, equipamento capaz de determinar a dose de N a ser aplicada em cobertura em tempo real. O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência de adubação nitrogenada à taxa variada, com uso do N-Sensor, e correlacioná-la com diferentes parâmetros de planta durante o desenvolvimento das culturas de milho e trigo em Latossolos do RS. Os experimentos foram realizados em Tio Hugo e Cruz Alta para o milho e Victor Graeff e Cruz Alta para o trigo. Foi avaliado o efeito da aplicação de diferentes doses de N à taxa variada e taxa fixa em parâmetros de planta como leituras com clorofilômetro e massa seca, teor de N na massa seca e quantidade de N absorvida por unidade de área, correlacionando-as com o Índice de vigor de biomassa (IVB) e dose recomendada pelo N-Sensor e produtividade de grãos. Durante as aplicações de fertilizante nitrogenado foram efetuados em média entre 235 e 345 registros ha-1 de IVB e doses recomendadas pelo N-sensor. As produtividades de milho, para os tratamentos à taxa variada, embora não tenham diferido da taxa uniforme, foram de 9273 kg ha-1 e 8571 kg ha-1, respectivamente para Tio Hugo e Cruz Alta, ficando acima da média da Região Sul para a safra 2008/09 (5570 kg ha-1). Os experimentos com trigo obtiveram médias de produtividade de 2520 kg ha-1 em Victor Graeff e 2858 kg ha-1 em Cruz Alta, superiores a média da Região Sul, que é de 2070 kg ha-1. Os resultados mostraram que a clorofila medida pelo SPAD foi um indicador precoce para recomendação de adubação nitrogenada em milho para o experimento conduzido em Tio Hugo. No estádio de oito folhas totalmente expandidas, o valor crítico determinado foi de 44,5 valores SPAD. Para o trigo não se obteve correlação entre os parâmetros de planta avaliados e a produtividade. O teor crítico de SPAD no estádio de florescimento foi de 40,6. Observou-se correlação significativa entre a dose indicada pelo Nsensor e a produtividade de trigo no experimento de Victor Graeff, demonstrando a eficiência da diagnose com o sensor. O aumento da produtividade de grãos com aplicação de N à taxa variada, utilizando o N-Sensor, quando comparada com aplicação à taxa fixa, variou entre 8,05% para Cruz Alta e 3,6% para Tio Hugo em milho e 0,2% em Cruz Alta para trigo. Além disso, houve redução de 4,35% em Victor Graeff para trigo, porém mais estudos deverão ser realizados visando adequar essa nova tecnologia às condições brasileiras de cultivo.