UTFPR; CNPq; CAPES; Fundação Araucária; Ministério da Saúde / Os sistemas de diagnóstico por imagem de ultrassom (US) figuram entre os mais sofisticados equipamentos de processamento de sinais na atualidade. Apesar da alta tecnologia envolvida, a maioria dos sistemas comerciais de imagem possui arquitetura típica “fechada”, não atendendo às exigências de flexibilidade e acesso aos dados de radiofrequência (RF) para desenvolvimento e teste de novas modalidades e técnicas do US. Este trabalho apresenta uma nova arquitetura modular de hardware (front-end), baseada em dispositivos FPGA (Field Programmable Gated Array), e software (back-end), baseada em PC ou DSP, totalmente programável, aberta e flexível, para pesquisa e investigação de técnicas inovadoras para geração de imagens médicas por US. A plataforma desenvolvida ULTRA-ORS (do inglês Ultrasound Open Research System) permite conexão com transdutores multielementos dos tipos lineares, convexos e phased array com frequência central entre 500 kHz e 20 MHz, e capacidade de expansão para operação com transdutores de até 1024 elementos multiplexados. O módulo eletrônico lógico para formação do feixe (beamformer transmitter) possibilita excitação simultaneamente, através de sinais PWM, de 128 canais com formas de ondas arbitrárias, abertura programável, e tensão de excitação de até 200 Vpp, permitindo controle individual de habilitação, amplitude de apodização com até 256 níveis, ângulo de fase e atraso temporal de disparo adequado para focalização na transmissão. O módulo de recepção (beamformer receiver) realiza a aquisição simultânea de 128 canais com taxa de amostragem programável até 50 MHz e resolução de 12 bits. Como item imprescindível deste trabalho, a plataforma proposta possibilita acesso e transferência dos dados de RF digitalizados para um computador através de interfaces seriais ou para kits de DSP para processamento das imagens. Como resultado do projeto de pesquisa, é apresentado um novo sistema digital de US que pode ser utilizado para avaliações das imagens geradas pela técnica beamforming, utilizando como referência a ferramenta de simulação Field II e comparações com as imagens geradas por equipamentos comerciais em phantom mimetizador de tecidos biológicos de US. / Medical ultrasound (US) scanners are amongst the most sophisticated signal processing machines in use today. Even with the recent advances in electronic technology, their typical architecture is often “closed” and does not fit the requirements of flexibility and RF data access to the development and test of new modalities and US techniques. This work presents the development of a novel modular hardware architecture (front-end), FPGA-based (Field Programmable Gated Array) and software (back-end), PC-based or DSP-based, fully programmable, open and flexible, for research and investigation of new techniques for medical US imaging. The proposed platform, ULTRA-ORS (Ultrasound Open Research System), allows connection to linear, convex and phased array transducers with center frequency between 500 kHz and 20 MHz, and expansion capability for operation with transducers up to 1024 multiplexed elements. The transmitter beamformer can excite simultaneously, using PWM signals, 128-channel with arbitrary waveform, programmable aperture, and 200 Vpp excitation voltage, allowing individual enable control, amplitude apodization up to 256 levels, phase angle and proper time delay for focusing on transmission. The receiver beamformer can handle simultaneous 128-channels acquisition with programmable sampling rate up to 50 MHz and 12-bit resolution. As essential item of this work, the platform enables access to the raw RF signals to be transferred to a computer through serial ports or DSP kits for imaging processing. As a result of the research project, we present a new digital US system that can be used for evaluation of images generated by the beamforming technique, using as reference the Field II simulation tool and comparisons with commercial equipment using US tissue-mimicking phantom. / 5000

Nesse trabalho foi desenvolvida uma plataforma para o condicionamento, digitalização, visualização e gravação de sinais de eletromiografia (EMG). Posteriormente a aquisição, a análise pode ser realizada através de técnicas de processamento de sinais. A plataforma consiste em dois módulos que adquirem sinais de EMG através de eletrodos de superfície, limitam a faixa de frequências de interesse, filtram interferências da rede elétrica e digitalizam os sinais pelo conversor analógico-digital do microcontrolador dos módulos. Deste modo, os dados são enviados para o computador pela interface USB na especificação HID, sendo apresentados em tempo real na forma gráfica e armazenados em arquivo. Como recursos de processamento foram implementadas as operações de módulo do sinal, a determinação do valor eficaz (RMS), a análise de Fourier, filtro digital (IIR) e filtro adaptativo. Foram realizados testes iniciais de avaliação da plataforma com sinais de membros inferiores e superiores para fins de comparação de lateralidade de sinais de EMG. A plataforma aberta destina-se a atividades didáticas e a pesquisa acadêmica, permitindo acrescentar outros métodos de processamento que o pesquisador tenha interesse em avaliar ou outras análises que se façam necessárias. / In this work, a platform to the conditioning, digitizing, visualization and recording of the EMG signals was developed. After the acquisition, the analysis can be done by signal processing techniques. The platform consists of two modules witch acquire electromyography (EMG) signals by surface electrodes, limit the interest frequency band, filter the power grid interference and digitalize the signals by the analogue-to- digital converter of the modules microcontroller. Thereby, the data are sent to the computer by the USB interface by the HID specification, displayed in real-time in graphical form and stored in files. As processing resources was implemented the operations of signal absolute value, the determination of effective value (RMS), Fourier analysis, digital filter (IIR) and the adaptive filter. Platform initial tests were performed with signal of lower and upper limbs with the aim to compare the EMG signal laterality. The open platform is intended to educational activities and academic research, allowing the addition of other processing methods that the researcher want to evaluate or other required analysis.

Em muitos países, os sistemas de radiologia computadorizada (CR) representam a maioria dos equipamentos usados em mamografia digital. Este estudo apresenta um método para a otimização da qualidade da imagem e da dose em mamografia digital CR para pacientes com mamas de espessuras entre 45 e 75. As espessuras das mamas foram simuladas com placas de polimetilmetacrilato (PMMA). Técnicas de exposição otimizadas (tensão (kV), produto corrente-tempo (mAs) e combinação alvo/filtro) foram definidas como aquelas que fornecem uma razão contraste-ruído (CNR) ideal, denominada CNR alvo, que permite atingir o limiar de contraste das imagens do detalhe de diâmetro de 0,10 mm no simulador CDMAM (versão 3.4 Artinis Medical Systems, Netherlands) com um padrão de Dose Glandular Média (DGM) aceitável. Os resultados foram utilizados para os ajustes do Controle Automático de Exposição (CAE) pela equipe de manutenção. Um estudo retrospectivo de dois grupos de pacientes (Grupo 1-antes do ajuste do CAE e Grupo 2- após o ajuste do CAE) foi realizado. Os parâmetros de exposição foram reproduzidos nos simuladores para a determinação da CNR, da DGM e do limiar de contraste. As imagens clínicas destes pacientes foram analisadas por três radiologistas especialistas em mamografia que responderam questões sobre as estruturas anatômicas, ruído e contraste em áreas de valores de pixels altos ou baixos, sobre nitidez e contraste da imagem. Os resultados mostram que o método proposto foi efetivo para todas as espessuras de mama avaliadas. O ajuste do CAE proporcionou a concentração de valores da CNR no Grupo 2 mais próximas ao CNR alvo e que, mesmo como aumento do nível de ruído nas imagens clínicas, as análises do CDMAM mostraram que não houve prejuízo na identificação do objeto de 0,10 mm de diâmetro. Finalmente, este estudo conclui que o uso dos CAE das unidades de raios X baseados em fornecer uma dose constante ao detector pode ocasionar algumas dificuldades para alguns sistemas CR operarem nas condições ótimas. / In many countries, computed radiography (CR) systems represent the majority of equipments used in digital mammography. This study presents a method for optimizing image quality and dose in CR mammography of patients with breast thicknesses between 45 to 75mm. The breast thicknesses were simulated with polymethylmetacrylate (PMMA). Optimazed exposure parameters ((voltage (kV), mA and time product (mAs) and target/filter combination)) was defined as giving an ideal contrast to noise ratio (CNR), defined as target CNR, to reach the threshold contrast of CDMAM (version 3.4) phantom (Artinis Medical Systems, Netherlands) images for acceptable mean glandular dose (MGD). These results were used for adjustments in the automatic exposure control (AEC) by the maintenance team. A retrospective study of two groups of patients (Group 1-before AEC adjustment and Group 2- after AEC adjustment) were done. The exposure parameters were reproduced in the phantoms to determine of CNR, MGD and threshold contrast. The clinical images of these patients were analyzed by three experienced radiologists who answered questions about anatomical structures, noise and contrast in low and high pixel value areas and image sharpness and contrast. The results showed that the proposed method was effective for all breast thickness evaluated. The AEC adjustment showed a concentration of CNR in Group 2 nearer of target CNR, and that the increasing of noise in clinical images, the CDMAM analysis showed that this level of noise did not disturb the detail of 0,1 mm diameter. Finally, this study also concluded that the use AEC of X rays unit based on constant dose to the detector may bring some difficulties to CR systems operate in optimal conditions.

CNPq; CAPES / A termografia permite a visualização de valores de temperatura de um corpo por meio de imagens. Na área médica, encontra aplicações em oncologia, análise de queimaduras, doenças vasculares, doenças respiratórias, doenças de pele e como forma geral de verificação da vitalidade dos tecidos. A termografia 3D consiste de uma malha 3D com uma textura térmica projetada em sua superfície, oferecendo uma visualização mais precisa dos padrões de temperatura das estruturas anatômicas. Propõe-se, por meio do presente trabalho, um sistema capaz de combinar imagens termográficas 2D com sua malha 3D correspondente e, como resultado, entregar uma imagem termográfica 3D para aplicações médicas. Para isso foram utilizadas as técnicas de Otimização por Enxame de Partículas (PSO) e de reconstrução 3D Structure from Motion (SfM). Diferentemente de outros trabalhos na literatura, a malha 3D e as imagens térmicas não precisam ser adquiridas simultaneamente, não sendo necessário um arranjo mecânico dedicado. A malha 3D pode ter origem em um scanner 3D ou em uma imagem de ressonância magnética, por exemplo. Para avaliar os resultados, um phantom, isto é, um objeto estático de avaliação, com propriedades conhecidas, foi construído. Para tal, uma técnica inédita, utilizando placas de circuito impresso foi desenvolvida. Como resultado, comparações entre a saída do método proposto e o phantom, apresentaram um erro máximo de 3,73 mm e médio de 1,41 mm, com desvio padrão de 0,74 mm, em um phantom de 100 x 150 x 103,2 mm. / Thermography is an imaging method that allows temperature visualization of various regions of an object. In medicine, it finds applications related to oncology, burn trauma, vascular, respiratory and skin diseases, and as a general tissue vitality checking tool. 3D thermography adds tridimensional information to the conventional 2D thermography. It is made from a 3D mesh wrapped by thermal texture, enabling a more precise visualization of thermal patterns of anatomical structures. We propose a system capable of combining 2D thermal images with their corresponding 3D mesh, delivering a 3D thermogram for medical applications as a result. We used Particle Swarm Optimization (PSO) for mesh alignment and Structure from Motion (SfM) for 3D reconstruction in the present method. In contrast to most research found in the literature, the 3D mesh and the thermal images do not need to be acquired simultaneously, and a mechanical support for the thermal camera and the 3D scanner is not required. The 3D mesh may be acquired, for instance, from a 3D scanner or a magnetic resonance imaging machine. In order to evaluate the results, a phantom, that is, a static assessment object of known properties has been built. For this purpose, a novel technique using printed circuit boards has been developed. As a result, comparison between the output of the method and the phantom shows a maximum error of 3.73 mm and a mean error of 1.41 mm with 0.74 mm of standard deviation in phantom of 100 x 150 x 103.2 mm. / 5000

CNPq; Capes / Neste trabalho é utilizado a tecnologia convencional de fabricação de circuitos impressos, que possuem vantagens de ser de baixo custo, facilidade de produção, tecnologia conhecida e divulgada, para se desenvolver dois tipos básicos de sensores planares. O primeiro um capacitivo que opera pela detecção da variação da permissividade do meio e um segundo do tipo passivo, wireless e ressonante (PWR) que varia a frequência ressonante em função da permissividade ou permeabilidade do meio. Além disso, são apresentadas análises matemáticas, simulações e medições. Com os sensores foram realizados testes para a detecção da presença de água em dutos hidráulicos e umidade em amostras de madeiras, cujos resultados indicam que os sensores atendem ao propósito de medição e podem ser utilizados para os seus fins específicos. / In this work it was used the conventional manufacturing technology for printed circuits, which presents advantages of being low cost, known technology, for developing two basic types of planar sensors. The first one operates by capacitive measurements of variation of permittivity of medium and a second type of passive, wireless, resonant (PWR) which changes the resonant frequency as a function of permittivity or permeability. Furthermore, two types of sensors are described from the point of view of mathematical analysis, simulations, and measurements. Tests were performed to detect the presence of water in hydraulic ducts and moisture of wood samples. The results indicate that evaluated sensors serve the purpose and can be used for their specific applications.

Este trabalho descreve o desenvolvimento de um equipamento de biofeedback para utilização por fisioterapeutas no tratamento de pacientes portadores de pé equino. Normalmente o pé equino está relacionado a uma das sequelas de um acidente vascular cerebral e é caracterizado pela dificuldade no controle motor do membro afetado, muitas vezes apresentando limitações relacionadas à sensibilidade e dificuldade em manter o calcanhar em contato com o solo durante a marcha. O equipamento foi construído com base no conceito de biofeedback, apresentando ao paciente, em tempo real, informações relacionadas à intensidade de força aplicada nos membros inferiores. O equipamento é composto de sensores de força flexíveis alojados em um par de sandálias, ligados a um circuito eletrônico microcontrolado. Todo o processamento é realizado por um MSP430, e a comunicação é feita por sinais de rádio através de um módulo CC1101. Os dados são apresentados em uma interface de software em um computador portátil a uma taxa de atualização de 20 Hz. O software possui diversas funcionalidades para atender tanto as necessidades dos fisioterapeutas quanto dos pacientes. Do ponto de vista do paciente, a interface apresenta um visual simples e objetivo, facilitando o entendimento das variações de força, apresentadas na forma de barras verticais. Foram utilizados também recursos visuais e sonoros para enfatizar aos pacientes quando os objetivos estipulados para seu tratamento foram atingidos. Outras funcionalidades foram desenvolvidas para que os fisioterapeutas tenham a opção de customizar a interface de biofeedback de acordo com a necessidade de cada paciente, além de possibilitar o armazenamento de todos os dados dos sensores para análises posteriores. O protótipo foi testado em 20 voluntários durante 10 sessões de fisioterapia, sendo 10 portadores da disfunção pé equino e outros 10 normais para compor um grupo de controle. O objetivo principal do protocolo fisioterapêutico foi melhorar a manutenção do contato como o solo no calcanhar afetado. Os valores de pressão no calcanhar afetado de todas as das sessões foram adquiridos a uma taxa de 20 Hz, armazenados e analisados segundo as seguintes métricas: média, máximos e somas acumuladas. Também foi realizada a avaliação de Berg para todos os voluntários. Os resultados demonstraram que, para as métricas analisadas e também para a avaliação de Berg, houve uma evolução em todos os pacientes. / This work describes the development of a biofeedback device to be used by physiotherapists during treatment of patients with equinus foot. Normally the equinus foot is related to one of the sequelae of a stroke and is characterized by difficulty in motor control of the affected limb, often resulting in limitations on sensitivity. The equipment was built on the concept of biofeedback, presenting to the patient, in real time, information related to the intensity of the forces applied to the lower limbs. The equipment consists of flexible force sensors accommodated in a pair of sandals, connected to a microcontrolled electronic circuit. The whole processing is performed by an MSP430, and the communication is done by radio signals through a CC1101 module. The data is presented in a software interface on a laptop computer at a refresh rate of 20 Hz. The software has many features to meet both the needs of physiotherapists as patients. From the point of view of patients, the interface was designed to be simple and objective, facilitating the understanding of force variations that change dynamically at the exact moment when the sensors are pressed. Visual signs and sound were also used to emphasize to patients when the goals established for their treatment has been reached. Other features were developed specifically for physicaltherapists, giving them the option to customize the biofeedback interface according to the needs of each patient, and also allowing the storage of all data transferred by the sensors for further analysis. A prototype was developed and tested on 20 volunteers over 10 sessions of physical therapy, 10 patients with equinus foot dysfunction, and 10 normal people to compose a control group. At the end of the treatment period, the data were analyzed by session, according to the average forces, the maximum values reached, the accumulated sums and Berg assessments. The results revealed an evolution in all patients, some of them in a greater degree and others in lower degree of progress.

A presente dissertação expositiva teve por objetivo o desenvolvimento de metodologia para análise forense de fios de cabelos. Considerado um microvestígio comum de ser encontrado em locais de crime contra pessoa (DOREA, 2010), fios de cabelo são capazes de fornecer informações úteis na identificação da autoria do crime, ou a entender a dinâmica de um crime violento (ROBERTSON, 1999). As fibras compostas por fio de cabelo deterioram-se lentamente (ROBBINS, 2012), e podem ser analisadas mesmo transcorrido longo período de tempo, tornando-se ainda mais relevante em locais de crime que são examinados tardiamente. Os equipamentos utilizados no presente estudo são de uso comum em laboratórios, permitindo que a metodologia seja amplamente empregada. O presente estudo buscou desenvolver metodologias para análise por microscopia ótica de fios de cabelo, identificando as características de interesse forense passíveis de serem estudadas. Utilizaram-se amostras de fios de cabelo para análise das seções transversais e longitudinais, de forma destrutiva e não destrutiva, com preparação de lâminas de forma permanente e não permanente. Como resultado obteve-se uma metodologia de baixo custo descrita para aplicações forenses em vestígios coletados em locais de crime, em armas de crimes ou em suspeitos, de forma a combater a criminalidade face o poder probatório da prova material. Constatou-se a possibilidade de identificação de características macroscópicas e microscópicas de fios de cabelo, que revelam atributos do doador e, em alguns casos, auxiliar no entendimento da dinâmica do crime. A agilidade observada no método permite ainda a obtenção de informações durante a fase preliminar ou de investigação em curtos espaços de tempo. / This monographic dissertation aimed to develop standards of microscopic forensic hair analysis. A very common trace to be found in certain crimes (DOREA, 2010), hair can be helpful to provide information regarding the perpetrator or the way that the crime was committed (ROBERTSON, 1999). Once hair is a low degradation fiber (ROBBINS, 2012), it can be analyzed long after the fact, becoming even more relevant in crime scenes processed after elapse time. The equipment’s used for this study are commonly found in forensic labs, allowing broad use. The study was restricted to literature review and further elaboration of preparation and analysis by optical microscopy of hairs methods, identifying the characteristics of forensic interest that can be studied. Samples of hair for cross section and longitudinal sections analysis had been used. Destructive and non-destructive methods in permanent and non-permanent blades where tested. As a result a low cost methodology was obtained for forensic applications in traces collected from crime scenes, weapons used in crimes or suspects, in order to combat crime by using the probative power of physical evidence.

O câncer é responsável por cerca de 7 milhões de óbitos anuais em todo o mundo. Estima-se que 25% de todos os cânceres são de pele, sendo no Brasil o tipo mais incidente em todas as regiões geográficas. Entre eles, o tipo melanoma, responsável por 4% dos cânceres de pele, cuja incidência dobrou mundialmente nos últimos dez anos. Entre os métodos diagnósticos empregados, cita-se a regra ABCD, que leva em consideração assimetria (A), bordas (B), cor (C) e diâmetro (D) de manchas ou nevos. O processamento digital de imagens tem mostrado um bom potencial para auxiliar no diagnóstico precoce de melanomas. Neste sentido, o objetivo do presente estudo foi desenvolver um software, na plataforma MATLAB®, associado a um hardware para padronizar a aquisição de imagens, visando realizar o diagnóstico e acompanhamento de lesões cutâneas suspeitas de malignidade (melanoma). Utilizou-se como norteador a regra ABCD para o desenvolvimento de métodos de análise computacional. Empregou-se o MATLAB como ambiente de programação para o desenvolvimento de um software para o processamento digital de imagens. As imagens utilizadas foram adquiridas de dois bancos de imagens de acesso livre. Foram inclusas imagens de melanomas (n=15) e imagens nevos (não câncer) (n=15). Utilizaram-se imagens no canal de cor RGB, as quais foram convertidas para escala de cinza, aplicação de filtro de mediana 8x8 e técnica de aproximação por vizinhança 3x3. Após, procedeu-se a binarização e inversão de preto e branco para posterior extração das características do contorno da lesão. Para a aquisição padronizada de imagens foi desenvolvido um protótipo de hardware, o qual não foi empregado neste estudo (que utilizou imagens com diagnóstico fechado, de bancos de imagem), mas foi validado para a avaliação do diâmetro das lesões (D). Utilizou-se a estatística descritiva onde os grupos foram submetidos ao teste não paramétrico para duas amostras independentes de Mann-Whitney U. Ainda, para avaliar a sensibilidade (SE) e especificidade (SP) de cada variável, empregou-se a curva ROC. O classificador utilizado foi uma rede neural artificial de base radial, obtendo acerto diagnóstico para as imagens melanomas de 100% e para imagens não câncer de 90,9%. Desta forma, o acerto global para predição diagnóstica foi de 95,5%. Em relação a SE e SP do método proposto, obteve uma área sob a curva ROC de 0,967, o que sugere uma excelente capacidade de predição diagnóstica, sobretudo, com baixo custo de utilização, visto que o software pode ser executado na grande maioria dos sistemas operacionais hoje utilizados. / Cancer is responsible for about 7 million deaths annually worldwide. It is estimated that 25% of all cancers are skin, and in Brazil the most frequent in all geographic regions type. Among them, the melanoma type, accounting for 4% of skin cancers, whose incidence has doubled worldwide in the past decade. Among the diagnostic methods employed, it is cited ABCD rule which considers asymmetry (A), edges (B), color (C) and diameter (D) stains or nevi. The digital image processing has shown good potential to aid in early diagnosis of melanoma. In this sense, the objective of this study was to develop software in MATLAB® platform, associated with hardware to standardize image acquisition aiming at performing the diagnosis and monitoring of suspected malignancy (melanoma) skin lesions. Was used as the ABCD rule for guiding the development of methods of computational analysis. We used MATLAB as a programming environment for the development of software for digital image processing. The images used were acquired two banks pictures free access. Images of melanomas (n = 15) and pictures nevi (not cancer) (n = 15) were included. We used the image in RGB color channel, which were converted to grayscale, application of 8x8 median filter and approximation technique for 3x3 neighborhood. After we preceded binarization and reversing black and white for subsequent feature extraction contours of the lesion. For the standardized image acquisition was developed a prototype hardware, which was not used in this study (that used with enclosed diagnostic images of image banks), but has been validated for evaluation of lesion diameter (D). We used descriptive statistics where the groups were subjected to non-parametric test for two independent samples Mann-Whitney U test yet, to evaluate the sensitivity (SE) and specificity (SP) of each variable, we used the ROC curve. The classifier used was an artificial neural network with radial basis function, obtaining diagnostic accuracy for melanoma images and 100% for images not cancer of 90.9%. Thus, the overall diagnostic accuracy for prediction was 95.5%. Regarding the SE and SP of the proposed method, obtained an area under the ROC curve of 0.967, which suggests an excellent diagnostic ability to predict, especially with low costs, since the software can be run in most systems operational use today.

Com novas normas, incentivos governamentais e preocupação com questões ambientais, é esperado um crescimento no número de unidades de geradoras conectadas a rede a partir dos consumidores. Algumas questões técnicas relacionadas à elevada penetração de geração distribuída nos alimentadores de distribuição preocupam as concessionárias de energia, as quais buscam meios de prevenir possíveis efeitos indesejados no sistema elétrico. Esta pesquisa apresenta o desenvolvimento de um relé digital aplicado à proteção da conexão de geração distribuída na rede elétrica, com foco em microgeração e minigeração proveniente de geradores síncronos, assíncronos e inversores. O relé digital contempla as principais funções de proteção exigidas pelos procedimentos e normas de acesso nacionais, incluindo algoritmos anti-ilhamento. O seu funcionamento se dá pela medição das grandezas elétricas no ponto de conexão entre a geração distribuída e a rede elétrica, filtragem digital dos sinais e processamento dos algoritmos das funções de proteção. Como num relé digital convencional, as funções de proteção podem ser configuradas individualmente, permitindo construção de expressões lógicas e de bloqueio. O protótipo pode ser monitorado e controlado localmente, através de uma aplicação instalada em um computador e utilizando a rede Ethernet. O protótipo permite controle remoto pela concessionária através de uma rede de telecomunicação em malha instalada no sistema elétrico de distribuição, utilizando protocolo ZigBee. É apresentada uma revisão bibliográfica sobre os efeitos e os problemas da geração distribuída no sistema elétrico, contextualizando o futuro das nossas redes de distribuição em relação a situação de países mais desenvolvidos nesse tema. Em seguida, são apresentadas as principais técnicas de processamento digital de sinais para relés digitais e o funcionamento das funções de proteção. Os detalhes do desenvolvimento do hardware, estratégias para filtragem digital e implementação dos algoritmos de proteção são apresentados. Algumas técnicas no algoritmo de filtragem e nas funções de proteção, como a medição de frequência trifásica utilizando a transformada de Clarke, são discutidas e avaliadas. Os resultados dos testes de funcionamento do protótipo, realizados em laboratório, são apresentados. Concluiu-se que o relé digital contempla um conjunto de proteções que abrange as principais normas para o acesso de geração distribuída no Brasil, pode ser utilizado como proteção de retaguarda para sistemas já dotados de proteções internas, como inversores, além de possibilitar o controle remoto de geração distribuída através da rede de telecomunicação em malha com protocolo ZigBee. / With new standards, government incentives and concerns about environmental questions, is expected the growth of the number of generating units connected to the grid from consumers. Some technical issues related to the high penetration of distributed generation on distribution feeders concerns the power utilities, which look for solutions to prevent possible unwanted effects on the electrical system. This research presents the development of a digital relay applied to protect the interconnection of distributed generation in the grid, focusing on micro and mini electricity generation plants from synchronous and asynchronous generators, and inverters. The digital relay contains the main protection functions required by PRODIST and utilities standards, including anti-islanding algorithms. Its operation is given by the measurement of electrical parameters at the point between the distributed generation and grid, followed by digital signal filtering and protection algorithms processing. Like a conventional digital relay, the protection functions can be individually configured, it’s possible to build logical and blocking expressions with them. The prototype can be monitored and controlled by a personal computer connected in the same local network. The computer must run an interface program. The prototype allow remote control by the utilities, this communication is done by a mesh network installed along the electric distribution system, using the ZigBee protocol. It’s presented a review about the effects and problems caused in the electrical power system by the distributed generation, giving the context of the future Brazilian distribution network in relation to the actual situation of more experienced countries on distributed generation. Following, it’s presented the main technics of digital signal processing applied to digital relays and operation of the protection functions. So then, the details of the hardware development, digital filtering strategies and the implementation of the protection algorithms are presented. Some technics applied to the filtering algorithms and protection function, as the three-phase frequency measurement using Clarke’s transformation, are discussed and evaluated. The test results of the prototype operation are presented, the tests were done in laboratory. The digital relay contain a set of protection functions that covers the main standards of distributed generation access in Brazil, it’s possible to use as a backup protection for systems with protections embedded, as grid tie inverters, and the possibility of remote control of distributed generation through the mesh network with ZigBee protocol.

Esta dissertação trata sobre o projeto, implementação e avaliação de um filtro híbrido para supressão de ruído em sistemas de alta potência. Seu desempenho será otimizado para reduzir a magnitude de ruídos impulsivos, que são comuns em dispositivos de alta potência, como inversores de frequência que controlam motores trifásicos. O filtro híbrido proposto é avaliado empiricamente em um inversor de frequência que é controlado por um sistema embarcado. A abordagem proposta é comparada com abordagens clássicas de filtragem digital como média móvel, filtro de resposta finita ao impulso (FIR) e filtro de resposta infinita ao impulso (IIR). / This work presents the project, implementation and evaluation of a hybrid filter used for noise supressing in high power switching converters. It is optimized to reduce impulsive noise that is commonly present in high power devices like frequency inverters that control three-phase motors. The hybrid filter is evaluated empirically in a frequency inverter that is controlled by an embedded system. This approach is compared to classical ones, like the moving average, the finite impulse response (FIR) and the infinite impulse response (IIR) filters.