Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2013-12-05T21:41:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 247020.pdf: 2542749 bytes, checksum: 38224ad5a37085f7e7e655897f6c7e51 (MD5) / Esta dissertação apresenta uma proposta de arquitetura denominada Distributed Objectbased Architecture for Controlling Autonomous Vehicles - DOCAS. DOCAS é baseada no protocolo Publisher/Subscriber, e temsua utilização voltada para o controle de veículos autônomos. Um sistema distribuído baseado no protocolo Publisher/Subscriber tem como características o desacoplamento entre seus componentes, comunicações anônimas com mensagens curtas e identificadas por conteúdo e também comunicações muitos-para-muitos. Com a utilização da arquitetura proposta, torna-se possível realizar comunicação através de diferentes protocolos de forma anônima, ou seja, pode-se constituir um sistema que integra vários protocolos de rede para interligar diferentes plataformas de hardware (nodos da rede) interagindo através de eventos. Além disso, a arquitetura proposta permite programar, de uma forma simplificada, a comunicação entre os elementos envolvidos na aplicação. Esta proposta também discute alternativas para representar o problema num nível de abstração mais elevado. Investigam-se as características de um sistema de controle dessa natureza, levantando-se questões de modelagem que contemplem tais características. Para validar e exemplificar a arquitetura proposta é mostrado um estudo de caso voltado para o controle de um veículo autônomo.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:09:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 320340.pdf: 4728124 bytes, checksum: f565545d005dbe8a140c1bec0e37ee70 (MD5) Previous issue date: 2013 / Na modernização dos sistemas elétricos, alguns conceitos inseridos no contexto de redes elétricas inteligentes tem se destacado. Um destes conceitos é o de Medição Fasorial Sincronizada, que permite a obtenção de medidas elétricas de tensão e corrente, com informações de magnitude e fase, obtidas em altas taxas de aquisição e referenciadas na mesma base de tempo, cuja representação é dada por sincrofasores. Esta característica permite o monitoramento da dinâmica de sistemas elétricos, criando um novo paradigma para o monitoramento e controle da operação em tempo real. Na Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), no âmbito do projeto MedFasee, implementou-se um Sistema de Medição Fasorial Sincronizada instalado nas redes de baixa tensão do Brasil. O sistema é composto, atualmente, por 22 pontos de medição, instalados em universidades parceiras, e um concentrador de dados instalado na UFSC. Por meio deste sistema monitora-se o desempenho dinâmico do Sistema Interligado Nacional (SIN) sujeito aos inúmeros eventos que o afetam diariamente. Alguns são imperceptíveis aos consumidores, causando apenas pequenas alterações em grandezas elétricas. Outros causam grandes impactos, levando a interrupções de carga, perda de geração e até mesmo blecautes, que resultam em prejuízos financeiros e sociais elevados. A rápida caracterização de eventos pode auxiliar a operação nestas condições, acelerando o diagnóstico e proporcionando uma visão global do problema ao operador. No presente trabalho são abordadas a detecção, a identificação e a localização destes eventos. Para isso, inicialmente são descritas as características dos sistemas de monitoramento de sistemas de energia elétrica e de sistemas de medição fasorial sincronizada, discorre-se sobre o fenômeno de propagação de ondas eletromecânicas e são ilustrados os aspectos dos principais tipos de eventos que ocorrem em sistemas de energia elétrica. São descritas três metodologias que fornecem sinais adequados à detecção de eventos por meio da ultrapassagem de patamares preestabelecidos. Terminada a detecção, passa-se para a etapa de identificação de eventos, onde são classificados em perda de geração, interrupção de carga e evento local. Depois disso, é estimada a localização dos eventos sistêmicos por meio de metodologia que considera os atrasos de tempo de propagação e as coordenadas geográficas das PMUs. As metodologias são testadas em simulações e em casos reais. Os resultados demonstram que, para este tipo de análise os modelos devem representar o fenômeno de propagação de ondas eletromecânicas e, em casos reais, é viável estimar a localização de eventos sistêmicos <br> / Abstract: With the modernization of electrical power systems, some concepts of smart grids have been highlighted. Synchronized Phasor Measurement Systems is one of these oncepts, which allows obtaining electrical measurements of voltage and current, with magnitude and phase information, obtained at high acquisition rates and referenced to the same time base, whose representation is denominated by Synchrophasors. This feature allows the monitoring of the dynamics of electrical power systems, creating a new paradigm for the monitoring and control of real-time operation. The Federal University of Santa Catarina (UFSC), under the project MedFasee, implemented a Synchronized Phasor Measurement System (SPMS) installed in low voltage networks in Brazil. The system consists currently of 22 measuring points installed at partner universities, and a data concentrator installed at UFSC. Through this system, the dynamic performance of Brazilian Interconnected Power System (BIPS) exposed to several events daily is monitored. Some events are imperceptible to consumers, causing small changes in the electrical quantities. However, other events cause severe impacts leading to load interruptions, generation loss and even blackouts, resulting in high financial and social losses. Thus, the rapid characterization of events can aid operation in these conditions, accelerating diagnosis and providing an overview of the problem to the operator. In this work the detection, identification and locations of events have been approached. Therefore, it initially describes the characteristics of monitoring of electrical power systems, SPMS, electromechanical wave propagation and main events that occur in electrical power systems. Three methodologies that provide appropriate signals to detect events which exceed the pre-established indices have been described. After detection, the events are classified as generation loss, load interruption and local event. Finally, systemic events locations are estimated using methodology that considers the propagation delay and geographical coordinates of PMUs. The methodologies are tested on simulations and real cases. The results demonstrate that, for this analysis, the models should represent the electromechanical wave propagation phenomenon, and that it is possible to estimate the location of systemic events.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:13:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013Bitstream added on 2014-09-24T20:26:17Z : No. of bitstreams: 1 319513.pdf: 258488928 bytes, checksum: 188d09acba66edd9071a9b8603800c05 (MD5) / Esta tese apresenta a análise e o projeto de um conversor CA-CC trifásico de alto fator de potência com isolamento em alta frequência em estágio único baseado no conversor CC-CC SEPIC operando no modo de condução descontínuo. O alto fator de potência de entrada é obtido naturalmente ao se garantir o modo de condução descontínuo, dispensando a utilização de sensores e malhas de controle para as correntes de entrada. Para validar o estudo teórico, é apresentada uma especificação de projeto com resultados experimentais de um protótipo de 4 kW de potência, tensão de linha trifásica de 380 V, tensão de saída de 400 V, fator de potência de 0,998, frequência de comutação de 40 kHz e corrente de entrada com distorção harmônica total de 4%. Todas as análises e resultados são obtidos considerando dois moduladores distintos. Adicionalmente, são apresentados resultados experimentais referentes ao controle da tensão de saída e também do estudo da variação topológica com a ligação das saídas do conversor em série. <br> / ABSTRACT: This thesis presents the analysis and design of a threephase high power factor rectifier, based on the dc–dc single-ended primary-inductor converter (SEPIC) operating in discontinuous conduction mode (DCM), with output voltage regulation and high frequency isolation. The input high power factor is naturally attained through the operational mode without the use of current sensors and a current control loop. To validate the theoretical analysis, a design example and experimental results for a 4 kW, 380 V line-to-line input voltage, 400 V output voltage, 0.998 power factor, 40 kHz switching frequency and 4% input current THD laboratory prototype are presented, considering two distinct modulators. In addition, experimental results for the output voltage closed-loop control are presented and also the mathematical analysis with experimental results for topology with output shunt connection.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:56:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 319293.pdf: 1712570 bytes, checksum: 7c4f22e83093a09cc2ca298229475f55 (MD5) Previous issue date: 2013 / Aerogéis óxidos são sólidos que presentam propriedades únicas que os tornam candidatos adequados para aplicações optoeletrônicas. Neste trabalho, aerogéis de óxido de estanho (SnOx) foram produzidos,tratados superficialmente e caracterizados. Os aerogés de óxido de estanho foram sintetizados utilizando uma rota de sol-gel. Num procedimento típico, o tetracloreto de estanho é solubilizado numa solução de co-solvente de H2O: EtOH. A reação é catalisada com a adição de óxido de propileno lentamente à solução, promovendo a reticulação da solução coloidal de partículas de óxido de estanho para produzir um gel monolítico (alcoolgel). Para a secagem dos géis utilizou-se a extração supercrítica com dióxido de carbono. Adsorção de nitrogênio (BET / BJH) foi utilizada para medir a área superfícial específica e a porosidade dos aerogéis. Difração de raios X (DRX) foi utilizada para caracterizar a fase cristalográfica dos nanocristais interligados na rede estrutural do aerogel. Foram utilizadas técnicas analíticas baseadas em feixes iônicos como Emissão de raios X Induzidos por Partículas (PIXE) e Espectrometria de Retroespalhamento Rutherford (RBS), pelas quais a composição elementar dos aerogéis foi avaliada. Fez-se uso da técnica de UV-Vis para se obter informações do bandgap, bandtailing, profundidade energética das impurezas e condutividade elétrica no material. Os aerogéis secos apresentam uma área superficial específica de cerca de 376 m.g-1, um volume de poro próximo 1 cm³.g-1 e uma densidade de apenas 0,065 g.cm-3. O tratamento das amostras foi realizado através das rotas química e térmica. Para esse tratamento utilizou-se soluções piranha com diferentes concentrações e ácido fluorídrico (HF) 40%, bem comotemperaturas entre 200 °C e 300 °C. Medidas de DRX indicaram o domínio da fase cassiterita (SnO2) no material, sem presença da fase romarchita (SnO). Mesmo após tratados os aerogéis continuaram apresentando bandgap elevado, mantendo-se a característica de isolamento. Pode-se concluir que o SnOx apresenta uma estrutura estequiométrica <br> / Abstract : Aerogels are solid oxides which have unique properties that make them suitable candidates for optoelectronic applications. In this work, aerogels of tin oxide (SnOx) were produced, superficially treated and characterized. The tin oxide aerogels were synthesized using a sol-gelprocess. In a typical procedure, the tin tetrachloride was solubilized in asolution of cosolvent H2O: EtOH. The reaction was catalyzed adding propylene oxide slowly to the solution, promoting the crosslinking of the colloidal particles of tin oxide to produce a monolithic gel (alcohol gel).Supercritical extraction with carbon dioxide was applied to dry the gels. Nitrogen adsorption (BET / BJH) was used to measure the specific surface area and the porosity of the aerogels. X-ray diffraction (XRD) was used to characterize the crystallographic phase of the nanocrystalsin the interconnected structural network of the aerogel. Analyticaltechniques based on ion beams with Particle Induced X-ray Emission(PIXE) and Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS) were performed, in which the elemental composition of the aerogels wase valuated. It was made use of UV-Vis technique to estimate the bandgap, bandtailing, energetic depth impurities and electricconductivity of the aerogels. The dried aerogels presented a specificsurface area of about 376 mg-1, a pore volume of around 1 cm³. g-1 and adensity of 0.065 g.cm-3. The treatment of the samples was performedthrough chemical and thermal processes. To this treatment Piranha solutions were used with different concentrations and hydrofluoric acid(HF) 40% and temperatures between 200 °C and 300 °C. XRD measurements reported predominance of cassiterite phase (SnO2) in theXImaterial, without the presence of romarchite phase (SnO). Even after treated the aerogels keep showing high bandgap, keeping the characteristic of almost isolation. It can be concluded that the SnOxpresent stoichiometric structures.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-06T00:28:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 320088.pdf: 2744286 bytes, checksum: 3be0b6bc86bb44eadfa605b0909481a6 (MD5) Previous issue date: 2013 / Os cabos umbilicais são uma parte importante do sistema de transmissão de energia subaquático. A problemática encontrada no cálculo de parâmetros elétricos de cabos umbilicais, tais como a resistência e indutância série são abordadas com metodologias analíticas e numéricas.Primeiramente é apresentada uma sequência de formulações que permitem analisar cabos mais simples através de equações desenvolvidas para cabos unipolares, nas quais são excluídos os efeitos pelicular e de proximidade. O método dos elementos finitos é introduzido para englobar todos os efeitos dependentes da frequência e a especificidade geométrica apresentada pelos cabos umbilicais. Ao final é apresentada uma comparação entre os resultados obtidos com a metodologia analítica e com a numérica. Um segundo caso comparando os resultados numéricos e medidos para um cabo trifásico é também abordado<br> / Abstract: Power umbilicals play an important role on any subsea power system. The problems encountered in the calculation of umbilical?s electrical parameters, such as series resistance and inductance are discussed with numerical and analytical methodologies. Firstly, a mathematical approach is showed that allows the analysis of simpler single core power cables, where skin and proximity effects are neglected. The finite element method is then introduced to include these effects as well as other frequency dependencies and also allow to model the special needs required in complex geometries founded in power umbilicals. Finally, a comparison between calculated results from analytical and finite element simulation is presented for a single core coaxial cable. A second case, where a three phase power cable is analyzed, is also presented to compare finite element results and measurements.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:14:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 322341.pdf: 9027469 bytes, checksum: e391e0b52aac96cae5b2115035df0730 (MD5) Previous issue date: 2013 / Presente na maioria dos sistemas elétricos, os disjuntores de alta tensão têm sua importância garantindo a extinção do arco elétrico oriundo de correntes de curto circuito e corrente nominal do equipamento, evitando danos aos demais componentes do sistema de elétrico. A vida útil do disjuntor pode ser estendida pela adoção do correto planejamento da manutenção, evitando intervenções precoces ou tardias. Existem diversas metodologias para planejamento da manutenção, consolidadas e adaptadas para as necessidades das concessionárias, sendo raro encontrar programas de manutenção idênticos. Nessa dissertação é preconizada a utilização dos resultados de ensaios de manutenções anteriores e de registros de intervenções corretivas para sugestão de data de intervenção em disjuntores de alta tensão. Um sistema baseado em conhecimento fundamentado na lógica fuzzy é empregado para avaliar os valores de ensaios de disjuntores, comparando com valores de referência constantes nos manuais, normas ou em casos omissos, por determinação do especialista. Os resultados obtidos permitem avaliação em dois modos: individual do disjuntor e por modelo de disjuntor. O primeiro fornece ao usuário maiores detalhes das análises. No segundo dados concisos, mas ideais para fácil identificação de disjuntores defeituosos em grandes grupos. <br> / Abstract : Present in most power systems, high voltage circuit breakers havetheir importance ensuring the extinction of the arc originated from theinterruption of short circuit and the circuit rated current, preventingdamages to other components of the electrical system. The lifetime of acircuit breaker can be extended by the adoption of proper maintenanceplanning, in order to avoid early or late interventions. There are severalconsolidated methodologies for maintenance planning, adapted to thespecific needs of electric utilities, therefore it is rare to find identicalmaintenance programs. The methodology described in this dissertationuses the results of tests, and records of corrective intervention dates,to suggest the next date intervention in high voltage circuit breakers.A knowledge-based system based on fuzzy logic evaluates the resultsof tests of circuit breakers comparing them to the reference valuesin the manuals, to the standards or, in neither case, as determinedby the expert. The results allow evaluation in two ways: individualand by group model. The first provides the user with details of theanalyses. In the latter the provided information is more concise, butideal for easy identification of defective circuit breakers in large groups.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:15:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 323979.pdf: 4636732 bytes, checksum: 2df87cae086b5a7de0941c8447670667 (MD5) Previous issue date: 2013 / Este trabalho propõe uma metodologia para a detecção e análise de eventos de ilhamento do Sistema Elétrico de Potência (SEPs) baseada em dados do Sistema de Medição Fasorial Sincronizada (SMFS) e fazendo uso da técnica de processamento de sinais denominada Transformada Wavelet Discreta (TWD). Além da detecção de eventos de ilhamento, a metodologia avalia o desempenho da atuação do Esquema Regional de Alívio de Carga (ERAC), detecta o instante de perda de interligação do sistema elétrico, bem como seu possível restabelecimento. A cada evento detectado, é apresentado um relatório contendo a localização gráfica, a hora e os valores instantâneos de frequência de cada detecção realizada. Para validação da metodologia proposta são utilizadas informações do subsistema Acre-Rondônia/SIN, uma interligação recente e que ainda apresenta desafios para a sua operação estável. Com o uso da metodologia proposta, a avaliação do desempenho dos eventos monitorados torna-se mais rápida, podendo observar os valores alcançados através de uma tabela de desempenho e também observando graficamente os instantes de tempo de cada evento.<br> / Abstract : This work proposes a methodology for the detection and analysis of islanding events in the Electric Power System (EPS), using synchrophasors acquired from the Synchronized Phasor Measurement System (SPMS) and applying a signal processing technique called Discrete Wavelet Transform. In addition to islanding detection events, the developed methodology analyses the performance of the Brazilian Load Shedding Scheme (named ERAC), the loss of interconnection and its possible recovery. For each detected event, a report is presented to the user, showing in a graph the location, time, and the instantaneous frequency values of each detection performed. This work is focused on the Acre-Rondônia/SIN subsystem, a recent interconnection which still presents challenges for stable operation. Using the proposed methodology, the study of the monitored events becomes more rapid and the results are presented through a performance table and also graphically.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:16:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 323511.pdf: 1934297 bytes, checksum: e02e3567d5f3fb6ce2db0c3c3cf6d2a9 (MD5) Previous issue date: 2013 / Nesta dissertação de mestrado é proposta uma técnica de simulação da confiabilidade de redes primárias de distribuição operadas radialmente. A técnica foi desenvolvida com base na Matriz Lógico-Estrutural (MLE), sendo convenientemente denominada MLE Expandida. Com a técnica proposta é possível modelar um amplo conjunto de fatores que afetam a confiabilidade. Entre estes fatores são contemplados: a topologia da rede; a distribuição espacial, as frequências, e os tempos de reparo típicos das faltas que ocorrem ao longo de um alimentador; e também a localização dos equipamentos de manobra e de proteção. A confiabilidade é estimada por meio de indicadores anuais de frequência e duração das interrupções imputadas aos consumidores. São destacadas as seguintes vantagens da MLE Expandida: a incidência de faltas temporárias é explicitamente considerada nos modelos; é possível considerar as zonas de atuação dos equipamentos religadores; são considerados os efeitos das manobras de restauração a jusante com transferência interna ao alimentador; e são estimadas as frequências de eventos de interrupção momentânea. É apresentada também uma sequência de análise, que compreende a preparação do modelo, a execução da técnica de simulação proposta, e a utilização de recursos gráficos adaptados à apresentação dos resultados. A representação gráfica dos indicadores de confiabilidade estimados, com mapas de dados e histogramas, permite identificar rapidamente as regiões de um alimentador nas quais incidem as maiores frequências de interrupção e indisponibilidades anuais, bem como o número de consumidores afetados. São apresentados estudos de caso, que têm como objeto dois alimentadores de distribuição cujos modelos foram baseados em dados reais. Estes estudos visam demonstrar as qualidades dos resultados obtidos com a técnica, bem como exemplificar as possibilidades de aplicação da MLE Expandida. <br> / Abstract : In this dissertation is proposed a simulation technique to estimate the reliability of radially operated primary distribution systems. The technique was developed taking as a reference the Matriz Lógico-Estrutural (MLE - Logically-Structured Matrix), being conveniently denominated MLE Expandida (Expanded MLE). This technique allows modeling a large set of factors which affect the reliability. Among these factors are: the network topology; the spatial distribution, the frequency, and the typical time to repair of failures and contingencies that occurs along any primary feeder; and also the allocation of sectionalizing and protection devices. The simulation estimates indices of expected interruptions frequency and duration, experienced by supplied costumers within a predefined condition. The following advantages of the MLE Expandida technique are highlighted: the incidence of temporary faults can be explicitly accounted in the models; the same apply to the primary protection zones of devices with reclosing capabilities; the effects of upstream restoration operations in which loads are relocated within its own feeder are also considered; finally, this technique can estimate frequencies of momentary interruption events. It is also presented an analysis sequence, which comprehends the model construction, the simulation technique execution, and the presentation of estimated indices using graphical resources. The graphical representation of the estimated reliability indices, using data maps and histograms, contributes to the fast identification of the geographical zones where interruptions are more frequent and prolonged, and also make it easier to approximate the number of customers under these conditions. This work presents analyses which take as object two primary distribution feeders, considering models based on real data, to demonstrate possible applications for the proposed simulation technique.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:16:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 322373.pdf: 4260685 bytes, checksum: 277933928b21d0511191c3fb0a10333d (MD5) Previous issue date: 2013 / Essa tese apresenta uma metodologia de controle robusto, baseada em otimização paramétrica, para a síntese de estabilizadores de sistemas de potência (ESP). O objetivo dos ESP é fornecer torque de amortecimento aos sistemas elétricos multimáquinas, quando sujeitos a oscilações eletromecâanicas, de baixa frequência.O projeto dos controladores para os sistemas de potência é baseado em otimização de funções mono-objetivo e multiobjetivo, de natureza não suave e não convexa. Métodos de otimização baseados na estimativa de derivadas e métodos baseados em heurística são utilizados para a solução das funções objetivo. Controladores de ordem fixa e realimentação de saídas são considerados, bem como estruturas que utilizam sinais remotos.O objetivo principal dos ESP é garantir, além da estabilidade do sistema a robustez e coordenação entre as fontes de amortecimento. A robustez dos controladores é considerada através de requisitos baseado no cálculo de valores singulares de sistemas e no pseudoespectro. Técnicas de controle multivariável são aplicadas para garantir a coordenação entre os ESP. Requisitos de estabilidade, robustez e coordenação são combinados e resolvidos simultaneamente através do método de projeto paramétrico. <br> / Abstract : In this thesis a robust control methodology, based on parametric optimization,for power system stabilizers (PSS) synthesis is presented.The goal of PSS is to provide damping torque to the multi-machineelectrical systems, when subjected to oscillations of low frequency.The design of power systems controllers is based on optimization ofmono-objective and multiobjective functions that are nonsmooth andnonconvex. Optimization methods based on the estimated of derivativesand heuristics methods are used to solve the objective functions.Fixed order controllers, output feedback and control structures usingremote signals are considered.The main PSS purpose is to ensure stability, robustness and coordinationbetween the damping sources. Controller robustness is consideredby imposing requirements based on the singular value decompositionof the system and on the pseudospectrum. Multivariable control techniquesare applied to ensure coordination between the PSS. Stability,robustness and coordination requirements are combined and solved, simultaneously,by the proposed parametric design method.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:21:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 325426.pdf: 6454074 bytes, checksum: 53e8bea408ce70608702b736942b96c2 (MD5) Previous issue date: 2013 / Na radioterapia (teleterapia), a diferença entre a dose prescrita e a dose recebida pelo paciente deve ser de no máximo 5%. Por esta razão o uso de dosímetros é essencial para atingir esta especificação e garantir o sucesso deste tipo de tratamento contra o câncer. Neste trabalho é apresentado um dosímetro in vivo a MOSFET para aplicações radioterápicas que possui um processo de leitura simples e preciso e que utiliza um sensor pequeno e de baixo custo. Além disso, este dosímetro não requer cabos ou baterias durante a irradiação o que é vantajoso, pois os metais presentes nestes componentes interagem com a radiação podendo assim alterar o valor da dose recebida pelo paciente. No dosímetro desenvolvido foi utilizado o circuito integrado (CI) CD4007UBM (Texas Instruments) como sensor de radiação. A sua escolha é justificada, pois seus transistores MOS possuem um óxido de porta com espessura de 120nm. Esta espessura é indicada para a aplicação desejada, pois tem uma sensibilidade à radiação ionizante próxima de 7 mV/Gy e permite a operação com tensões relativamente baixas, |VT| 1,6 V. Além disso, este CI é de muito baixo custo (R$1/CI) e possui dimensões reduzidas (área de 35mm2 e espessura inferior a 2 mm). Em um dosímetro a MOSFET a dose total é inferida pela variação da tensão de limiar (VT) devido à radiação ionizante, deste modo o circuito extrator de VT é um bloco fundamental deste tipo de dosímetro. No dosímetro desenvolvido foi utilizado um circuito extrator com corrente constante (CC) preciso, com baixo consumo e que determina diretamente o valor de VT. É importante mencionar que este extrator CC opera na inversão moderada (enquanto extratores CC convencionais são polarizados na inversão forte) e extrai um valor de VT que possui significado físico. Os experimentos com radiação ionizante foram realizados no Centro de Pesquisas Oncológicas (CEPON) em Florianópolis utilizando aceleradores lineares para gerar raios-X de 6 MV e 15 MV. Dentre os principais resultados do protótipo do dosímetro MOSFET CD4007 podemos citar: sensibilidade de 98,1 mV/Gy, dependência térmica de 0,5 cGy/°C, dependência angular de 13%, dependência energética de 1,3%, linearidade de 97,5% e atenuação ao feixe de apenas 0,14%.<br> / Abstract : In radiotherapy (teletherapy), the maximum difference between the prescribed dose and the dose delivered to the patient must be ±5%. For this reason, the use of dosimeters is essential to meet this specification and, consequently, to ensure the success of this type of cancer treatment. In this work we present a new in vivo MOSFET dosimeter suitable for in vivo radiotherapy applications which combines a simple and accurate readout procedure with a small size, low-cost, and cable/battery-free sensor. The absence of cable and battery during irradiation is interesting because metals that are present in these components can deflect radiation and, consequently, change the dose received by the patient. The dosimeter that we developed uses the integrated circuit (IC) CD4007UBM (Texas Instruments) as the radiation sensor. This IC was chosen because its MOS transistors have a gate oxide thickness of 120 nm, which is indicated for the desired application since it has adequate radiation sensitivity (7 mV/Gy) and is able to operate at relatively low voltage (|VT | ~= 1,6 V). Moreover, this IC has a very low cost, US$0.5/IC, and small dimensions (35 mm2 and thickness lower than 2 mm). MOSFET dosimeters sense the total dose by the variation of the threshold voltage (VT ) due to ionizing radiation; for this reason, the VT -extractor circuit is a fundamental block in this type of dosimeter. In our dosimeter we used an accurate and lowpower constant-current (CC) VT -extractor circuit that directly determines the VT . It is worth to mention that this CC extractor operates in moderate inversion (conventional CC extractors are biased in strong inversion) and extracts a value of VT that has physical meaning. Experiments with ionizing radiation were carried out at the Centro de Pesquisas Oncol´ogicas (CEPON) in Florian´opolis/Santa Catarina using linear accelerators to generate X rays of 6 MV and 15 MV. Among the main results of the CD4007 MOSFET dosimeter we can highlight: radiation sensitivity 98.1 mV/Gy, thermal dependence 0.5 cGy/?C, angular dependence of 13%, energy dependence of 1.3%, linearity of 97.5%, and attenuation to the radiation beam of 0.14%.