Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T04:15:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 276574.pdf: 5124276 bytes, checksum: f7ea0236e674e6ef7c5d5cf6ce00ef19 (MD5) / Nos últimos anos, as mudanças no perfil epidemiológico da população, e o novo paradigma do sistema de saúde com foco no atendimento remoto e personalizado no paciente, têm contribuído para um significativo incremento do parque tecnológico e mudanças no perfil da tecnologia médico-hospitalar. Este novo cenário do sistema de saúde implica em novos desafios para a engenharia clínica, na busca por soluções que contribuam para a criação de um ambiente interconectado e ubíquo. Isto integrando os diversos ambientes assistenciais de saúde em um único sistema que ofereça mobilidade para a prestação dos serviços de cuidados à saúde focados no paciente. Diante destes desafios, o presente projeto estudou três diferentes ambientes assistenciais de saúde, sob a óptica da engenharia clínica e das atividades de gerenciamento da tecnologia médico-hospitalar, nestes novos cenários de alta mobilidade da tecnologia. A partir disto, foi desenvolvida uma proposta de plataforma de auxílio ao gerenciamento do parque tecnológico, para supervisão e controle da tecnologia baseada na identificação por rádio freqüência (RFID). Esta proposta foi avaliada, por meio de um protótipo implementado na unidade de terapia intensiva de um hospital e em simulações de ambientes, cujos resultados indicaram, neste novo contexto do sistema de saúde, um significativo potencial no auxílio à engenharia clínica para o gerenciamento do parque tecnológico de forma eficiente. / In the past years, the changes in the population's epidemiologic profile, and the new health system paradigm focused on remote and personalized assistance for the patient, has contributed with a significant increase in equipment inventory, and much wider deployment. This new health system paradigm implies new challenges for clinical engineering in the search for new solutions that contribute with the creation of an interconnected and ubiquitous environment, integrating the several healthcare environments in one system that offers mobility to the provision of healthcare services focused on the patient. Considering these challenges, the present project has studied three different healthcare environments from the point of view of clinical engineering and the activities of healthcare technology management in these new high technology mobility sceneries. Based upon the above, a proposal of a support platform was developed for the management of the health system's technology, for the supervision and control of technology based on radio frequency identification (RFID). This proposal has been evaluated through a prototype implemented in the intensive care unit of a hospital and in environment simulations, which results indicated, in this new health system context, a significant potential in the support to clinical engineering for the efficient management of the health systems technology.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T04:39:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 289380.pdf: 862514 bytes, checksum: 7ea472f87652c7a51239892280385fc6 (MD5) / Nesta tese, codificação de rede é utilizada para melhorar o desempenho de erro de uma rede em que múltiplos usuários possuem informações independentes para enviar para uma estação-rádio-base (ERB) em comum através de canais sujeitos a desvanecimento em bloco (quase-estático). Considerando que os usuários são aptos a cooperar entre si, o objetivo é aumentar a ordem de diversidade do sistema sem que a taxa de transmissão precise ser reduzida. O esquema proposto nesse trabalho, denominado codificação de rede dinâmica e generalizada (GDNC), é uma generalização dos códigos de rede dinâmicos (DNC) recentemente propostos por Xiao e Skoglund. O projeto dos códigos de rede que maximizam a ordem de diversidade é reconhecido como equivalente ao projeto de códigos de bloco lineares sobre um campo finito não-binário sob a métrica de Hamming. Prova-se que adotar uma matriz geradora sistemática de um código com máxima distância mínima (código MDS) sobre um campo finito suficientemente grande como matriz de transferência da rede é uma condição suficiente para atingir diversidade completa em um modelo em que os enlaces estão sujeitos a falhas. A generalização proposta oferece uma solução de compromisso entre taxa de transmissão e ordem de diversidade, sendo que ambos podem ser selecionados para serem maiores que no esquema DNC. A influência de um canal de retorno entre a ERB e os usuários é também avaliada, e mostra-se que se a ERB for capaz de transmitir uma pequena quantidade de informação para os usuários, pode-se aumentar a taxa de transmissão ainda mais, sem que a ordem de diversidade seja reduzida. Uma análise da probabilidade de outage mostrando o melhor desempenho dos esquemas propostos é efetuada, a qual é suportada por resultados de simulações computacionais.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T05:06:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 282221.pdf: 6469398 bytes, checksum: 1fd488037c44008df8a65c2c7192b634 (MD5) / Neste trabalho é proposto o estudo e a implementação de um conversor que apresente o comportamento de uma carga indutiva trifásica variável. Tal conversor pode ser empregado na regulação da tensão senoidal ou compensação de potência reativa de um sistema de distribuição, como alternativa aos conversores convencionais que empregam tiristores. São apresentados, além do princípio de funcionamento do conversor e uma estratégia de modulação, uma analise teórica para obtenção de expressões simples que relacionam a variável de controle - razão cíclica - com a impedância equivalente do conversor. É implementado um protótipo de 12,5 kVAr operando com freqüência de chaveamento de 20 kHz. Os resultados experimentais são apresentados e comparados com os resultados obtidos por simulação tanto para o conversor proposto quanto para o conversor convencional a tiristor. Por fim, são descritas as contribuições e as possibilidades de continuidade do trabalho

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T05:35:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 279928.pdf: 7221755 bytes, checksum: 6c46ea8100b4423c830135b01e0ee1f9 (MD5) / O presente trabalho propõe um amplificador classe D operando com baixa tensão e com consumo reduzido para aplicações em aparelhos de auxílio à audição. Projetado em modo corrente, explora as técnicas de compressão (log companding) e multiplicação (translinear loop). O sistema foi projeta-do de forma modular, estudando o desempenho de cada bloco, com ênfase no consumo de potência. Foram extraídos os parâmetros tecnológicos mais significativos do modelo do transistor MOS para diferentes tamanhos de transistores, realizando um projeto baseado em associações série-paralelo. Analisamos a influência dos filtros da saída no consumo, considerando a característica indutiva que apresentam os alto-falantes. O funcionamento do sistema foi verificado através de simulações do circuito projetado em tecno-logia AMS 0.35 ?m. Verificassem eficiência superior a 75% para potência na saída maior que um quarto da potência máxima, obtendo uma eficiência máxima de 90,6%, um consumo estático de 68 ?W, distorção harmônica inferior a 1%, sendo a área ativa de silício de 0,073mm2. / This work proposes a class-D amplifier for low voltage operation and reduced consumption, for application in hearing aid devices. Designed in current mode, the amplifier employs log companding for compression and multiplication techniques. The performance of each block of the amplifier was analyzed, and special emphasis was given to power consumption. The most significant technological parameters of the MOSFET model were extracted for different transistor sizes. The design of the amplifier is based on the series-parallel associations of transistors. We analyze the influence of the output filters on the power consumption, considering the speaker's inductive characteristic. The correct operation of the system was verified through simulations of the circuits designed in the AMS 0.35 ?m technology. Efficiencies over 75%, up to a maximum of 90.6 % were achieved for output power greater than one quarter of the maximum power. The static power consumption is 68 ?W, with total harmonic distortion less than 1%. The amplifier active area is around 0.073 mm2.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T05:51:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 280957.pdf: 4531365 bytes, checksum: ccce26713f7c5784924014f094374814 (MD5) / Durante a fase de operação de uma empresa virtual (EV), diferentes tipos de problemas costumam ocorrer, e precisam ser tratados adequadamente de forma a garantir que os objetivos da EV sejam alcançados. Entretanto, EVs possuem certas características intrínsecas que fazem com que as tomadas de decisão tenham que respeitar uma série de requisitos. Dentre outros, que estas sejam efetivadas de maneira colaborativa, descentralizada, distribuída e transparente, considerando a autonomia, independência e dispersão geográfica dos membros participantes. Além da agilidade, a qualidade e a confiança na decisão são fatores extremamente importantes. Dentro desse cenário, o processo de tomada de decisão acaba por ser complexo. Como forma de contribuir para diminuir esta complexidade, este trabalho propõe um inédito arcabouço integrado de tomada de decisão colaborativa, que assista os gestores ao longo de todo o processo decisório, incluindo a possibilidade de se avaliar a exequibilidade e o impacto da decisão em cada membro, para cada EV nas quais estão envolvidos. Um dos mais importantes elementos do arcabouço é o protocolo de tomada de decisão. Ele é o mecanismo que coordena a resolução do problema, coordenação esta amparada numa adaptação do modelo ECM (Engineering Change Management) de gestão ágil e de mudanças de projetos e que visa guiar os gestores em direção a soluções mais efetivas. Métodos de avaliação de desempenho provêm uma avaliação do impacto da decisão a ser tomada. Um protótipo computacional foi implementado para avaliação da proposta, sendo testado, verificado e avaliado em um ambiente controlado. A implementação garante flexibilidade e adaptabilidade do protocolo de decisão a diferentes EVs e ACVs (Ambiente de Criação de Empresas Virtuais / VBE - Virtual Organization Breeding Environment), utilizando as tecnologias baseadas em BPM (Business Process Management) e SOA (Service Oriented Architecture) como suporte. O arcabouço desenvolvido assume fundamentalmente que as empresas parceiras de uma EV são todas membros de um ACV. Isso, basicamente, pressupõe a existência de importantes aspectos, como um grau bastante razoável de confiança entre os parceiros, de níveis razoáveis de infraestrutura computacional, de compartilhamento de visão organização (trabalho em rede e colaborativo) e de acordo em termos de procedimentos operacionais a serem seguidos quando de problemas, e de treinamento adequado dos gestores das empresas sobre gestão de EVs. O arcabouço desenvolvido foi concebido, implementado e avaliado considerando as características de EVs, e não de outros tipos de alianças estratégicas / redes colaborativas, e foi avaliado para fase de evolução de EVs. / Different sort of problems use to take place during the virtual enterprises (VE) operation phase and they must be properly handled in order to guarantee the achievement of VE goals. However, VEs have some intrinsic characteristics which impose respecting a number of requirements in decision making. Among others, that decision making are performed in a collaborative, decentralized, distributed and transparent way, considering that VE members are autonomous, independent and geographically dispersed. Besides agility, quality and trust in decisions are also extremely important. In this scenario, decision making becomes complex. This work proposes a novel approach as a contribution to solve this problem. It is represented by an integrated collaborative decision making framework that assist VE managers along the entire decision making process, including the possibility of evaluating decision feasibility and its impact over the VE, for each VE that members are involved in. One of the most important framework elements is the decision protocol. It corresponds to the mechanism that coordinates the problem solving and that is based on an adaptation of ECM (Engineering Change Management) model for agile and change management. This protocol has the aim of guiding decision-makers towards more effective solutions. Performance evaluation methods provide means for impact analysis. A software prototype was implemented to evaluate the framework, being tested in an open but controlled environment. The implementation copes with the required flexibility and adaptability of the decision protocol to different VEs and VBEs (Virtual Organization Breeding Environment), and it applies BPM (Business Process Management) e SOA (Service Oriented Architecture) technologies as a support for. The developed framework fundamentally assumes that VE partners are all members of a VBE. This fact hence presupposes the presence of important aspects, such as of a reasonable degree of trust among members, of an adequate computing infrastructure, of common organization vision (in terms of collaboration and enterprise networking) and operational procedures to be followed when problems take place, and that VE managers are trained for that. The framework was devised, implemented and evaluated for the VE case, and not for other types of strategic alliances / collaborative networks, and it focused on the evolution phase within the VE life cycle.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T06:36:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 278409.pdf: 7563673 bytes, checksum: e15c39ba72bcfd2cfe832f027abb56c7 (MD5) / Este trabalho propõe uma arquitetura de controle inteligente para navegação de robôs móveis que foi resultante de uma série de construções prévias cuja evolução é descrita. A fim de prover maior flexibilidade e um menor custo computacional ao modelo de navegação proposto, foram estudadas técnicas de Inteligência Artificial, tais como, Redes Neurais Artificiais e Aprendizagem por Reforço, com o foco na questão do aprendizado em tempo de operação para ambos os níveis da arquitetura. A arquitetura final integra de maneira eficiente os níveis deliberativo e reativo, dispondo de um método de aprendizado adaptativo de mapa topológico no nível mais alto, suportado por um processo de aprendizado de mapeamento percepção ação no nível mais baixo. As implementações e resultados das simulações mostram o desenvolvimento progressivo do sistema de navegação proposto,capaz de prover a um robô móvel, com limitados recursos de sensores, memória e processamento, a habilidade de executar tarefas de navegação em labirintos do tipo T desconhecidos e modificáveis durante seu tempo de operação. Uma outra contribuição deste trabalho refere-se a uma nova descrição proposta para o dilema conhecido como "exploration versus exploitation", no contexto da integração entre os níveis reativo e deliberativo e como medida de desempenho.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-25T08:11:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 303778.pdf: 6180783 bytes, checksum: 7527e4ebce338d2a006376414c378891 (MD5) / Recentemente, nota-se um aumento crescente na preocupação com as causas ambientais. Em escala mundial, a consciência ecológica e, em particular, a aceleração do aquecimento global pela emissão de gases de usinas termoelétricas, têm aumentado cada vez mais a pressão sobre os fabricantes de máquinas elétricas no sentido de disponibilizar produtos de alta eficiência. Os motores síncronos de partida direta com ímã permanente (LSPM) podem ser considerados uma alternativa ao motor de indução convencional por oferecer alta eficiência e fator de potência elevado. Neste trabalho, é apresentada uma introdução inicial a respeito dos motores síncronos. Também são destacadas as características construtivas importantes para o projeto deste tipo de motor. O efeito da geometria do estator e rotor no funcionamento assíncrono do motor LSPM é analisada através de uma nova proposta de modelagem. O efeito do torque de freio gerado pelo magneto é estudado e aplicado à teoria do motor de indução de modo a gerar um método completo de modelagem. Finalmente, uma comparação entre os resultados das simulações e dos experimentos é apresentada, e em sequencia, são apresentadas as conclusões e sugestões para trabalhos futuros. / In recent years, there has been a significant increase in awareness of environmental issues. Worldwide concern for the environment and, in particular, the acceleration of global warming by the emission of gases from power stations is leading to growing pressure on manufacturers to produce higher efficiency electrical machines. Linestart permanent magnet (LSPM) motor is noted as an alternative to the conventional induction motor because it offers a very high efficiency and high power factor. In this work, a initial background about synchronous motors is given. Also, the important constructive characteristics are explained in order to give the reader a better idea about the challenges involved in the motor design. The effects of stator and rotor geometries on the asynchronous behavior of the LSPM motor are analyzed using a new proposed analytical modeling. The effect of the magnet braking torque was studied and applied to the current induction motor theory to generate the complete simulation method. Finally, a comparison between simulation and experimental results is presented, which is followed by the conclusions and suggestions for further studies.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010. / Made available in DSpace on 2012-10-25T10:38:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 274635.pdf: 25264384 bytes, checksum: 433dc34b3e4a550ada07e2a994b32493 (MD5) / Este trabalho tem como objetivo específico estudar estruturas de reatores eletrônicos para LEDs de iluminação. Primeiramente são avaliadas as propriedades elétricas, ópticas e térmicas dos LEDs de potência. É apresentado um modelo elétrico simplificado para simulação e considerada a influência da temperatura da junção nos LEDs, nas suas características ópticas e elétricas. Também é proposto um método de estimação da temperatura da junção para os LEDs de potência. A seguir, são analisadas as características necessárias para as fontes de alimentação dos LEDs de potência, e a influência do tipo de modulação utilizada para modificar a sua intensidade luminosa. São propostos conversores CC-CC auto-oscilantes para os LEDs de potência e uma técnica para equalização de corrente em vetores de LEDs. A aplicabilidade dos conversores CC-CC básicos também é analisada. Além disso, é avaliada a aplicação dos conversores série ressonantes nos LEDs de potência. O modelo elétrico simplificado foi utilizado para a análise e para o dimensionamento do conversor série ressonante. Também é ponderada a inserção de um capacitor de filtro em paralelo com os LEDs, bem como a operação do conversor sem o capacitor eletrolítico do barramento de corrente contínua. Os conversores série ressonantes auto-oscilantes e a integração de estágios para correção do fator de potência são avaliados. Resultados experimentais dos protótipos são obtidos, analisados e discutidos para validação das metodologias aplicadas. / This work aims to study specific topologies of electronic drives for lighting LEDs. Firstly it is considered the electrical, optical and thermal properties, of power LEDs. Following, it is presented a simplified LED electrical model for simulation, and it is analyzed the influence of the LED junction temperature in its optical and electrical characteristics. It is also proposed a method for estimating junction temperature for power LEDs. In the sequence, the characteristics required to power supplies for LED, and the influence of the modulation strategy used to change the light intensity of power LEDs are analyzed. DC-DC self-oscillating converters for power LEDs are proposed. The applicability of basic DC-DC converters is analyzed. Moreover, the application of series resonant converters in power LEDs is presented. The simplified LED electric model was used for the analysis and for the design of series resonant converters. It is also analyzed the insertion of a filter capacitor in parallel with the LEDs, as well as the converter operation without the DC bus electrolytic capacitor. The self-oscillating series resonant converters and integration stages for power factor correction are analyzed. Experimental results of the prototypes are obtained, analyzed and discussed to validate the proposed methodologies.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T10:54:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 277711.pdf: 3172490 bytes, checksum: 257ff5e0772fcf405a506bbf719191a6 (MD5) / Neste trabalho, investiga-se a influência exercida pelos Canais de Instrumentação (CIs) na exatidão da medição fasorial sincronizada. São abordados estudos relacionados aos aspectos de exatidão dos CIs, em regime permanente, e à modelagem de seus elementos: Transformadores de Potencial Capacitivos (TPCs); Transformadores de Corrente (TCs); e cabos de controle. Destaca-se o problema do erro na medição de corrente em condições de baixo carregamento de Linhas de Transmissão (LTs), bem como a influência da carga imposta ao secundário dos TIs Transformadores de Instrumentos) sobre a exatidão de medições fasoriais. Foi também investigada a aplicação de diferentes metodologias para o cálculo do fluxo de potência em LTs, bem como o cálculo de seus parâmetros. Esses estudos são complementados por meio da análise de sensibilidade destes cálculos frente a erros fasoriais. Por fim, são apresentadas análises de desempenho envolvendo o protótipo de SPMS MedFasee Eletrosul, visando à detecção e à compensação de erros fasoriais introduzidos pelos CIs envolvidos. Constata-se a possibilidade de ocorrência de erros significativos de módulo e ângulo nos fasores, dependendo do nível de carregamento da LT e das peculiaridades dos CIs. Tais características foram comprovadas por estudos de sensibilidade aplicados a casos reais. / This work investigates the influence of the Instrumentation Channels (ICs) in the synchronized phasor measurement accuracy. Studies are addressed to accuracy of ICs, in steady state, and modeling of its elements: Coupled Capacitive Voltage Transformers (CCVTs) Current Transformers (CTs), and control cables. The problem of error in current measurement under conditions of low loading of Transmission Lines (TL) is highlighted, as well as the importance of the burden on the accuracy of phasor measurements. The application of different methodologies for power flow calculation in TL and its parameters calculation are also investigated. Those studies are complemented by sensitivity analysis of these methodologies against phasor errors. Finally, a performance analysis involving the SPMS MedFasee Eletrosul prototype is presented, focusing on the detection and compensation of errors introduced by the phasor ICs involved. The presence of significant errors in the module and phasor angle is verified, depending on the loading level of the TL and the peculiarities of ICs. These characteristics are confirmed by sensitivity analysis applied to real cases.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T14:24:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 287227.pdf: 7785670 bytes, checksum: 1e07a2d54897e9b130c78a664660a547 (MD5) / Este trabalho é fruto de intensas observações do comportamento de sistemas de distribuição, em baixa tensão, onde tem-se constatada a falta de estudos mais aprofundados sobre o tema de harmônicas, sobretudo a 3ª harmônica de corrente. Aqui pretende-se mostrar a relevância da 3ª harmônica de corrente em sistemas comerciais e residenciais, no que diz respeito às distorções harmônicas dos sinais de tensão e corrente. Para isso, análises em cargas eletrônicas e medições em transformadores foram realizadas, a fim de levantar os perfis dos sinais de tensão e corrente que os sistemas encontram-se submetidos na prática, revelando questões bastante preocupantes. Com isso, buscando, a preservação da qualidade do suprimento no que tange às distorções harmônicas, bem como para os demais itens de definição da qualidade de energia, faz-se, muitas vezes necessário a utilização de técnicas de filtragem para a mitigação dos fenômenos prejudiciais ao atendimento dos padrões exigidos. Dessa forma, propõe-se a utilização de filtros passivos sintonizados (shunt e de bloqueio), incluindo topologias desenvolvidas localmente que apresentam volume, peso e custos reduzidos, em relação às topologias convencionais mais empregadas e consagradas na literatura. Além disso, o trabalho apresenta os princípios de funcionamento, modelagens, análises computacionais e validação experimental dos dispositivos supramencionados.