Estudamos as propriedades eletrônicas de dois sistemas quase-unidimensionais distintos, resolvendo autoconsistentemente as equações de Schrödinger e Poisson.O método usado para calcular a estrutura eletrônica deste sistema e baseada na solução da equação de Schrödinger dependente do tempo usando a técnica do Split-Operator. No primeiro sistema estudamos os efeitos da corrugação periódica da interface da estrutura n-AlxGa1-xAs/GaAs na densidade eletrônica ao longo desta interface. A forma geométrica desta interface e do tipo dente de serra. Nas camadas de inversão convencionais, os elétrons estão distribuídos uniformemente ao longo da interface plana da heteroestrutura, mas devido à forma dente de serra desta estrutura, os elétrons se distribuem de maneira não uniforme ao longo da interface, produzindo um gás de elétrons quase-unidimensional. A estrutura que investigamos possui um período de 806 ANGSTROM e uma densidade residual uniforme de impurezas aceitadoras da ordem de 1015 cm-3. Calculamos a estrutura eletrônica do gás de elétrons unidimensional confinado na interface corrugada em função da voltagem aplicada ao gate, da densidade de impurezas doadoras e da temperatura. Os resultados obtidos para a densidade eletrônica mostram que, dependendo da densidade de impurezas doadoras, haverá formação de u gás de elétrons quase-unidimensional nos vértices da estrutura dente de serra. O segundo sistema que estudamos é constituído por um gás de elétrons bidimensional, formado na interface de uma camada de Al1-xGa1-xAs com uma camada de GaAs, sobre a qual, temos uma estrutura periódica de \"gates\". Aplicando-se uma voltagem negativa sobre os \"gates\" teremos a formação de fios quânticos nas regiões entre os \"gates\". Neste sistema observamos a transição de um sistema quase-bidimensional para um quase-unidimensional. Investigamos suas propriedades eletrônicas em funçãoo da temperatura, da voltagem aplicada aos \"gates\" e da densidade de impurezas doadoras. / We have studied the electronic properties of two different quasi-one-dimensional systems solving self-consistently the Schrödinger and Poisson equation. The method we use to calculate the electronic levels is based on the solution of the time-dependent Schrödinger equation using the split-operator technique. In the first system we have studied, we present a theoretical calculation of the electronic structure of v-groove quantum wires confined in modulation-doped n-AlxGa1-xAs/GaAs. The system investigated is saw tooth corrugated by bendings with period of 850 ANGSTROM. Results of the electronic structure are obtained as a function of the gate voltage and the donor impurity density. The electronic density shows the existence of a quasi one-dimensional electron gas. The second system studied here is composed by a two-dimensional electron gas confined at the interface of an Al1-xGa1-xAs/GaAs heterostructure, on top of which there is a periodic structure of gates. When a negative voltage is applied to the gates, the regions at the interface beneath them are depleted and quantum wires are formed. We have calculated the electronic structure of subband of that system. We investigated the electronic properties of the quantum wires as a function of gate voltage, from which we determine the threshold between the 2D and ID transitions, the temperature and the ionized donor density.

Os efeitos mecânicos exercidos sobre os dentes pela deformação do fio de níqueltitânio dependem de sua rigidez e das características dos braquetes. Os fatores associados ao braquete são a largura, que influencia o comprimento de fio interbraquetes e o coeficiente de atrito. O objetivo desta pesquisa foi comparar a influência dos braquetes autoligáveis passivos Damon, Easy Clip e Smart Clip, sobre as forças, momentos e binding produzidos pela deformação do fio Contour NiTi .014. Metodologia: um dispositivo de simulação clínica com 3 braquetes .022x.028 de aço, correspondentes ao canino e pré-molares, foi acoplado à maquina de tração universal Instron para registro das forças e ao dinamômetro Lutron para registro dos momentos na unidade de ancoragem. A deformação de primeira ordem do fio superelástico Contour NiTi .014 foi propiciada pelo deslocamento do braquete do primeiro pré-molar fixo à máquina Instron. Foi utilizada célula de carga de 500 Newtons e velocidade de 0,05mm/segundo durante a deformação. As forças e momentos foram registrados até deslocamento máximo de 4,5 mm e durante retorno à zero. Foram realizadas dez repetições para cada modelo de braquete. O registro do binding foi obtido em teste separado por meio da tração contínua do fio Contour NiTi durante deformação de primeira ordem até 4,8 mm e retorno até zero. Os efeitos mecânicos foram comparados com deformação de 4 mm. Resultados: na unidade de movimentação as forças de ativação apresentaram diferenças significantes (Damon 224, Easy Clip 241 e Smart Clip 299 cN) enquanto as forças de desativação foram menores no Damon (62 Cn) e semelhantes entre os braquetes Easy Clip (71 cN) e Smart Clip (76 Cn). Na unidade de ancoragem os momentos de ativação apresentaram diferenças significantes (Damon 314, Easy Clip 356 e Smart Clip 438 cN/mm) enquanto os momentos de desativação foram semelhantes entre os braquetes Damon e Easy Clip (239/242 cN/mm) e significativamente maiores no Smart Clip (317 cN/mm). Os valores de binding na ativação e desativação foram semelhantes. O percentual de histerese das forças foi 70% e dos momentos 28%. Conclusões: 1) as forças de desativação produzidas pelo fio Contour NiTi .014 foram semelhantes, o que indicou equivalência mecânica entre os braquetes Damon, Easy Clip e Smart Clip na unidade de movimentação; 2) os momentos de desativação produzidos pelo fio Contour NiTi .014 foram semelhantes entre os braquetes Damon e Easy Clip, e maiores no Smart Clip, o que indicou equivalência mecânica apenas entre os braquetes Damon e Easy Clip na unidade de ancoragem ; 3) a medição das forças de atrito por meio da tração contínua do fio ortodôntico não se mostrou adequada para medir o binding associado à força de desativação; 4) a histerese acentuada observada no início da desativação das forças foi influenciada pela superelasticidade do fio e pelo binding na unidade de ancoragem. / Bracket characteristics and wire stiffness dictate the mechanical effects that nickel titanium wire deformation will cause upon teeth. The main variables associated to bracket characteristics include bracket length (that influence interbracket distance), and coefficient of friction. The purpose of this research was to compare how self ligated brackets such as Damon, Easy Clip and Smart Clip influence moments, forces, and binding produced by the deformation of a .014 Niti Contour wire. Methods: a clinical simulation device with three .022x.028 stainless steel brackets representing canine and bicuspids was attached to an Instron universal traction machine in order to register the forces, and to a Lutron dynamometer to register the moments produced on the anchor unit. The displacement of the first bicuspid fixed on the Instron machine produced a first order deformation on the superelastic .014 Niti Contour wire. A load cell of 500 Newtons under a speed of 0,05mm/second was used during the deformation. Forces and moments were registered up to 4,5mm maximum displacement and during the return to zero. For each bracket model ten repetitions were performed. Binding registration was obtained on a separate test, by continuous traction of the Contour Niti wire during first order deformation up to 4,8mm and back to zero. The mechanical effects were compared with a 4mm deformation. Results: on the moving unit, the activation forces presented significant differences (Damon 224, Easy Clip 241 and Smart Clip 299cN), while the deactivation forces were smaller on Damon (62cN) and similar on the Easy Clip (71cN) and Smart Clip (76 cN). The activation moments on the anchor unit presented significant differences (Damon 314, Easy Clip 356 and Smart Clip 438 cN/mm), while the deactivation moments were similar in the Damon (239 cN/mm) and Easy Clip (242 cN/mm) brackets, and significantly larger on Smart Clip (317cN/mm). Activation and deactivation binding values were similar. The hysteresis percentage on forces was 70% and on moments 28%. Conclusions: 1) the forces produced by the .014 Contour Niti at the movement unit are similar among the Damon, Easy Clip and Smart Clip brackets; 2) the moments produced by the .014 Contour Niti at the anchor unit are similar between Damon and Easy Clip brackets, while the Smart Clip produces larger moments; 3) the method of measuring friction forces by continuous traction of the orthodontic wire is not adequate to measure the binding associated with deactivation forces; 4) hysteresis observed at the beginning of deactivation is influenced by binding.

Objetivos: O objetivo desta pesquisa foi comparar a resistência ao deslocamento de fios de níquel e titânio superelásticos termoativados sobrepostos, em braquetes ortodônticos metálicos autoligáveis passivos. Material e Métodos: Foram utilizadas três espessuras de fios de níquel e titânio superelásticos termoativados (NiTi-TA): 0,014 sobreposto ao 0,016 e 0,020 (FlexyNiTi Thermal - Orthometric, Marília, SP, BR), associados a dois tipos de braquetes metálicos autoligáveis passivos: SmartClip SL3® (3M Unitek, Monrovia, CA, EUA) e OrthoClip SLB® (Orthometric, Marília, SP, BR). Um dispositivo que continha 5 braquetes de cada tipo (do incisivo central superior direito ao 2º pré-molar superior direito) foi desenvolvido para realização dos testes. O braquete do canino foi colado em uma barra de aço inoxidável móvel que permitia alterar sua posição vertical, enquanto os demais braquetes foram colados a uma barra fixa de acrílico. As forças obtidas por meio do deslocamento vertical do braquete do canino de 0mm para 1,5mm, 3,0 mm, 4,5mm e 6,0 mm foram registradas. O ambiente de teste foi seco com temperatura controlada de 36,5º C ± 1º C. Um total de 160 testes foi realizado na máquina de ensaios universal Instron. Os testes estatísticos de Shapiro-Wilk, teste t de Student não pareado e ANOVA com testes post-hoc de Tukey foram aplicados aos dados (p<0,05). Resultados: A distribuição normal da amostra foi confirmada, e os testes paramétricos demonstraram que houve diferenças estatisticamente significativas no braquete SmartClip SL3® quando associados aos fios de NiTi-TA 0,020 e 0,014 sobreposto ao 0,016 nas alturas de 1,5mm (p=0,003) e 6mm (p0,0001). Porém, não foram encontradas diferenças estatísticas nas alturas de 3mm (p=0,76) e 4,5mm (p=0,09). No braquete OrthoClip SLB® houve diferenças estatisticamente significativas entre os fios de NiTi-TA 0,020 e 0,014 sobreposto ao 0,016 em todas as alturas avaliadas (p0,0001). Na comparação entre os braquetes, quando associados ao fio 0,020 de NiTi-TA houve diferenças estatisticamente significativas na altura de 1,5mm; 3mm e 6mm (p0,0001). No entanto, na altura de 4,5mm as diferenças não foram significativas estatisticamente (p=0,32). Quando associados aos fios de NiTi-TA 0,014 e 0,016 sobrepostos, as diferenças em todas as alturas avaliadas foram significativas estatisticamente (1,5mm - p=0,0006; nas demais alturas p0,0001). Conclusão: Nos braquetes SmartClip SL3®, em desnivelamentos de 1,5mm, os fios de NiTi-TA 0,014 e 0,016 sobrepostos apresentaram menor resistência ao deslocamento, enquanto que na altura de 6mm a menor resistência foi obtida com o fio de NiTi-TA 0,020. Nas demais alturas não houve diferenças estatísticas entre os fios. Para os braquetes OrthoClip SLB®, os fios de NiTi-TA 0,014 e 0,016 sobrepostos apresentaram menor resistência ao deslocamento em todas as alturas avaliadas. Na comparação entre os dois tipos de braquetes, associados ao fio de NiTi-TA 0,020 na altura de 1,5mm, o braquete OrthoClip SLB® apresentou menor resistência ao deslocamento, ao passo que nas alturas de 3mm e 6mm foi o braquete SmartClip SL3®. Na altura de 4,5mm não foram encontradas diferenças estatisticamente significativas entre os dois braquetes avaliados. / Objective: The objective of this research was to compare the displacement resistance of overlapped heat-activated superelastic nickel titanium wires, in passive self-ligating metallic brackets. Material and Methods: Three thicknesses of heat-activated superelastic nickel titanium wires (NiTi-TA) were used: 0.014 overlapped with 0.016 and 0.020 (FlexyNiTi Thermal - Orthometric, Marília, SP, BR), associated with two types of passive self-ligating metallic brackets: SmartClip SL3® (3M Unitek, Monrovia, CA, EUA) and OrthoClip SLB® (Orthometric, Marília, SP, BR). A device with 5 brackets of each type (from right central incisor to the second maxillary premolar) was developed for this research. The canine bracket was attached to a sliding stainless steel bar which allowed the alteration of its vertical position, while the remaining brackets were attached to a fixed acrylic bar. The forces generated by means of the canine bracket vertical displacement from 0mm to 1.5mm; 3.0mm; 4.5mm and 6.0mm were recorded. The test environment was dry with a controlled temperature of 36.5º C ± 1º C. A total of 160 tests were carried out in the Instron Testing Machine. The Shapiro-Wilk test, non-paired Student t-test and ANOVA with Tukey post hoc test were applied to the data (p<0.05). Results: The normal distribution was confirmed, and the parametric tests showed that there were statistically significant differences in the SmartClip SL3® when associated with the NiTi-TA 0.020 and 0.014 wires overlapped to the 0.016 wire in the height of 1.5mm (p=0.003) and 6mm (p<0.0001). However, statistically significant differences were not found in the heights of 3mm (p=0.76) and 4.5mm (p=0.09). For the OrthoClip SLB® brackets, there were statistically significant differences between the NiTi-TA 0.020 and 0.014 wires overlapped with the 0.016 wire in all the heights assessed (p<0.0001). In the comparison between the brackets when associated with the NiTi-TA 0.020 wire, there were statistically significant differences in the heights of 1.5mm, 3mm and 6mm (p<0.0001). However, in the height of 4.5mm the differences were not statistically significant (p=0.32). When associated with the overlapped NiTi-TA 0.014 and 0.016 wires, the differences in all assessed heights were statistically significant (1.5mm - p=0.0006; other height - p0.0001). Conclusion: For the SmartClip SL3® brackets, with 1.5mm of displacement, the overlapped NiTi-TA 0.014 and 0.016 wires showed less displacement resistance, while in the height of 6mm the least displacement resistance was found with the NiTi-TA 0.020. In the remaining heights, there were no statistically significant differences between the wires. For the OrthoClip SLB® brackets, the overlapped NiTi-TA 0.014 and 0.016 wires showed the least displacement resistance in all the assessed heights. In the comparison between the two types of brackets, associated with the NiTi-TA 0.020 wire, for the height of 1.5mm, the OrthoClip SLB® bracket showed less displacement resistance, while for the heights of 3mm and 6mm the SmartClip SL3® brackets showed less displacement resistance. For the height of 4.5mm there were no statistically significant differences found between the assessed brackets.

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-06-15T19:15:40Z No. of bitstreams: 1 MAGNA SILMARA DE OLIVEIRA ARAÚJO – DISSERTAÇÃO (PPG-CEMat) 2016.pdf: 3448861 bytes, checksum: b9341836ea322c6702a8fe974682fc68 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-15T19:15:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MAGNA SILMARA DE OLIVEIRA ARAÚJO – DISSERTAÇÃO (PPG-CEMat) 2016.pdf: 3448861 bytes, checksum: b9341836ea322c6702a8fe974682fc68 (MD5) Previous issue date: 2016-08-18 / Capes / As Ligas com Memória de Forma (LMF) pertencem a uma classe de ligas metálicas que possuem características funcionais únicas de Efeito Memória de Forma (EMF) e Superelasticidade (SE). As LMF do sistema Ni-Ti são as mais difundidas no mercado e podem ser encontradas em diversas aplicações que abrangem, principalmente, os campos de medicina e odontologia. No entanto, muitas destas aplicações acontece sob solicitações cíclicas ou variáveis, o que torna imprescindível o estudo da vida em fadiga destes tipos de materiais. Diante disto, o presente trabalho tem como objetivo analisar o comportamento em fadiga de fios superelásticos de LMF Ni-Ti com seção transversal circular e retangular, submetidos a ensaios dinâmicos em modo de flexão simples (Single Cantilever) utilizando um equipamento de Análise DinâmicoMecânica (DMA - Dynamic Mechanical Analysis). A vida em fadiga dos fios Ni-Ti foi avaliada por meio do número de ciclos até a ruptura em função das amplitudes de deformação aplicadas durante o processo de ciclagem mecânica. Adicionalmente, a fadiga funcional foi avaliada por meio do acompanhamento da evolução da força aplicada em função do número de ciclos para diferentes amplitudes de deformação (0,7; 1,0; 1,3 e 1,6%) e níveis diferentes de frequê ncia de carregamento (0,5 e 1,0Hz). A influência simultânea da amplitude de deformação e frequência de carregamento sob a vida em fadiga dos fios foi avaliada através de um Planejamento Fatorial. Observou-se, em geral, que a força sofre um leve aumento, de aproximadamente 5%, durante os primeiros ciclos, tendendo a se estabilizar e permanecendo praticamente constante até iniciar um decaimento devido ao processo de ruptura cíclica. Constatou-se também, através das curvas de Wöhler, que o fio de seção circular possui uma vida em fadiga superior àquela do fio de seção retangular. O Planejamento fatorial utilizado permitiu a obtenção de modelos estatísticos significativos e bem ajustados. Além disso, o número de ciclos até a fratura dos fios Ni-Ti depende de forma direta da amplitude de deformação cíclica e da frequência de ensaio, situando-se na faixa de 103 a 105 ciclos, caracterizando uma fadiga de baixo ciclo. / Shape Memory Alloys (SMA) belong to a class of metallic alloys that have unique functional characteristics: Shape Memory Effect (SME) and Superelasticity (SE). The Ni-Ti SMA system are the most widespread in the market and can be found in diverse applications covering mainly medical and odontology. However, many of these applications takes place under cyclic or variables loads, which makes it necessary to study the fatigue life of these materials. Therefore, the present study aims to analyze the fatigue behavior of Ni-Ti SMA superelastic wires with circular and rectangular, cross sections subjected to dynamic tests in simple bending mode (Single Cantilever) using a Dynamic Mechanical Analysis (DMA) equipment. The fatigue life of the Ni-Ti wires was evaluated by the number of cycles until break as a function of applied strain amplitudes during the mechanical cycling process. In addition, functional fatigue was assessed by monitoring the evolution of the applied force on the number of cycles for different deformation amplitudes (0.7, 1.0, 1.3 and 1.6%) and different levels of frequency loading (0.5 and 1.0Hz). The simultaneous influence of strain amplitude and frequency on fatigue life of the wires was assessed through a factorial design. It was observed generally that the strength under goes a slight increase of approximately 5% during the first cycles, tending to stabilize and remained virtually constant until starting a cyclic decay due to rupture process. It was also observed by means of Wöhler curves, that circular section wires has a higher fatigue life to that of the rectangular wires. The factorial design used allowed to obtain significant statistical models, predictive and well adjusted. Furthermore, the number of cycles to failure of the Ni-Ti wires depends directly of the cyclic strain amplitude and frequency of testing, to stand in the range 103 -105 cycles, characterizing a low cycle fatigue.

Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2017-03-16T12:14:26Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1679756 bytes, checksum: 5065ecafba4b6ac4c0113ddd5cc81002 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-16T12:14:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1679756 bytes, checksum: 5065ecafba4b6ac4c0113ddd5cc81002 (MD5) Previous issue date: 2014-02-18 / OBJECTIVE: The focus of this study was to test the hypothesis that treatment time and oral pH had an influence on the physical chemical properties of orthodontic brackets and arch wires. METHODS: 120 metal brackets were evaluated. They were divided into 4 groups (n=30): Group C (Control) and Groups T12, T24 and T36 (brackets recovered after 12, 24, and 36 months of treatment, respectively), rectangular stainless steel arch wires that remained in the oral cavity for 12 to 24 months were also analyzed. Dimensional stability, surface morphology and composition of brackets, resistance to sliding of the bracket/wire set and surface roughness of wires were analyzed by optical microscopy by measurement, scanning electron microscopy and energy dispersive x-ray, universal test machine and atomic force microscopy assays, respectively. Oral pH was evaluated by means of pH indicator strips by the colorimetric method. One-way analysis of variance ANOVA, followed by Tukey multiple comparisons test were used for statistical analysis (p<0.05). RESULTS: There was gradual influence of time from the 12th to 36th month for biofilm and food debris accumulation on bracket surfaces, presence of deformations on winglets and points of corrosion. Occlusal and cervical heights of brackets increased significantly after clinical use for 36 months, compared with new bracket heights (p<0.05). Carbon and Oxygen were shown to be elements that increased expressively and in direct proportion to time, and there was a progressive increase in the coefficient of friction and roughness of wires as a function of time of clinical use after 36 months. Oral pH showed significant difference only between group T36 and its control (p<0.05). CONCLUSIONS: The hypothesis was partially accepted, brackets and orthodontic wires suffered significant physical-chemical changes due to clinical use. However, the treatment time and biofilm and debris accumulation in bracket slots were shown to have more influence on the degradation process and frictional force of these devices than oral pH. / OBJETIVO: Este estudo teve como foco atestar a hipótese de que o tempo de tratamento e o pH bucal possuem influência sobre as propriedades físico-químicas de fios e bráquetes ortodônticos. MÉTODOS: Cento e vinte bráquetes metálicos foram avaliados, divididos em 4 grupos (n=30 por grupo): grupo C (Controle, como recebido do fabricante) e os grupos T12, T24 e T36 (bráquetes recuperados após 12, 24, e 36 meses de tratamento, respectivamente), fios de aço inoxidável retangulares que permaneceram na cavidade oral por 12 a 24 meses também foram analisados. Estabilidade dimensional, morfologia da superfície e composição dos bráquetes, resistência ao deslizamento do conjunto bráquete/fio e rugosidade superficial dos fios foram analisados por microscopia óptica de medição, microscopia eletrônica de varredura e por energia dispersiva de Raios X, máquina universal de ensaios e microscopia de força atômica, respectivamente. O pH bucal foi avaliado nos diferentes tempos de tratamento a partir de tiras indicadoras de pH pelo método colorimétrico. RESULTADOS: O tempo influenciou gradativamente do 12° ao 36° mês para o acúmulo de biofilme e detritos alimentares sobre a superfície dos bráquetes, presença de deformações nas aletas, além do aparecimento de pontos de corrosão. Alturas oclusal e cervical dos bráquetes aumentaram significativamente após o uso clínico de 36 meses comparado as alturas dos bráquetes novos (p<0.05). Carbono e Oxigênio demonstraram ser elementos com aumentos expressivos e diretamente proporcional ao tempo, assim como, houve um aumento progressivo do coeficiente de atrito e rugosidade dos fios em função do tempo de uso clínico com maior aumento após 36 meses. O pH bucal demonstrou diferença significativa apenas entre o grupo T36 com seu controle (p<0.05). CONCLUSÕES: A hipótese foi parcialmente aceita, bráquetes e fios ortodônticos apresentaram alterações físico-químicas significativas devido ao uso clínico. No entanto, o tempo de tratamento e o acúmulo de biofilme/detritos nos slots dos bráquetes demonstraram ser mais influentes sobre o processo de degradação e força de atrito destes dispositivos do que o pH bucal.

Made available in DSpace on 2016-12-12T17:38:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Felipe Cubas Schulz.pdf: 4229454 bytes, checksum: cd3b6e0665b2e8aa21c05c4e5922388d (MD5) Previous issue date: 2013-08-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Recently, automation systems have been widely investigated. Nowadays, they are present in our lives when shopping, banking, working at home or office. Technology innovations have been increased and embedded into medical and biological equipments, where patients can be better monitored for treatment and diagnosis. These allow precise and ergonomic equipments be designed, especially when using wireless sensor networks. It is developed in this work a biomedical signal acquisition system by suing a wireless sensor network and the Zigbee technology for communication. It was implemented a system for acquiring and processing biomedical data by using commercial sensor modules for wireless communication to a host computer. Also, it was developed a graphical interface in order to manage the sensors of the network and to display the acquired signals to the user. This work has integrated there types of sensors, such as blood oxygenation, heart rate and body temperature. The sensors were chosen due to their easy accessibility and by the fact these type of signals are the most monitored in medicine. Performance tests of sensors network were made to investigate the transmission, reception and data visualization, as well as the communication distance. Also, signal acquisitions were performed in 3 healthy volunteers aged 28, 25 and 65 and the results were compared with the signals acquired by commercial equipments. The results showed that the performance of the blood oxygenation sensor was similar for the three volunteers when compared to the commercial systems. On the other hand, the measured heartbeat by the proposed system showed a greater variation. The body temperature sensor showed reliable readings with a maximum error of approximately 2%. The communication distance of the network was approximately 13 meters in an environment with walls and without the use of routers. It can be concluded that the use of Zigbee sensor network for monitoring bioelectrical signals can be easily implemented and embedded to medical equipments due to its great flexibility when compared to systems which use wired technologies. / A automação de sistemas vem se disseminando muito nos últimos anos, estando presente em nosso dia a dia quando fazemos compras, vamos ao banco ou mesmo estando em nossas casas ou trabalho. Neste contexto vem crescendo o número de oportunidades de se inserir novas tecnologias e automação também na área da medicina, onde o monitoramento de pacientes torna diagnósticos mais fáceis, precisos e ergonômicos, principalmente quando utilizamos redes de transmissão de dados sem fios. Neste trabalho foi desenvolvido um sistema de aquisição de sinais biomédicos sem fio em uma rede de sensores utilizando comunicação Zigbee. Foi implementado uma plataforma de aquisição e processamento de dados biomédicos, utilizando módulos sensores de comunicação sem fio com um computador. Também, um software foi desenvolvido para gerenciar os dispositivos presentes na rede e visualizar os sinais adquiridos ao usuário. Este trabalho integrou sensores de oxigenação do sangue, batimentos cardíacos e temperatura corporal, os quais foram escolhidos por serem considerados sinais vitais de fácil acesso. Testes de desempenho da rede de sensores foram realizados a fim de verificar a transmissão, recepção e visualização dos dados, bem como a distância de comunicação. Também, aquisição de sinais foram realizados em 3 voluntários saudáveis com idades de 28, 25 e 65 anos e os resultados foram comparados com os sinais adquiridos por equipamentos comerciais. Os resultados obtidos mostraram que o sensor de oxigenação do sangue apresentou desempenho similar para os 3 voluntários quando comparados ao sistema comercial. O sensor de batimentos cardíacos apresentou maior variação entre os valores médios pelo sistema proposto. O sensor de temperatura corporal apresentou leituras com um erro sistêmico de aproximadamente 2%. A utilização do protocolo de comunicação Zigbee em uma rede de sensores biomédicos permitiu o monitoramento contínuo de pacientes com maior flexibilidade de uso quando comparado a sistemas convencionais com tecnologias com fios. O alcance da rede chegou a aproximadamente 13 metros em um ambiente com paredes, sem o uso de roteadores. Outros sinais podem ser facilmente adicionados ao sistema e monitorados pela rede de sensores.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:36:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2425731 bytes, checksum: 3f05e964526e281aa2761b2a01cac8f6 (MD5) Previous issue date: 2010-03-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The present study portrays the development of a telemetric system integrating wireless sensor networks and data processing into an embedded system for monitoring vehicles in metropolitan railway networks, enabling real-time monitoring of train movements. The main objective of this system is to allow constant evaluation of numerous factors which can influence train performance, such as speed and pressure in air bags. By so doing, it may become possible to generate information so as to facilitate intervention strategies, thereby preventing the partial or total degradation of the transport services provided to the population. In order to perform real-time telemetry, wireless sensor networks with ZigBee technology will be mounted alongside the entire route of the train traffic. These networks capture and transmit data collected in each train until they reach base stations where a processing embedded system in an FPGA is responsible for receiving the data, performing the necessary calculations and sending the obtained information to a central monitoring system through an Ethernet network. The embedded system functions as a data server providing information to a monitoring system installed in the Operational Control Center (OCC) and in other sectors requiring this information. The use of a dedicated processing device such as an FPGA gives the system far greater efficiency than that typically found in general purpose processors. Furthermore, it allows the customization of the hardware, thus reducing the final cost of the system. The monitoring system installed in the OCC is responsible for managing the storage and display of the data received. It will display the data in tables and graphs in real time, enabling the traffic controllers to analyze the operation of each train and also to detect possible problems. The system also stores the data in a database for further study. Keywords: Telemetry, Wireless Sensor Networks, ZigBee Protocol, Embedded Systems, Nios II processor, FPGA. / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema telemétrico que integra redes de sensores sem fio e processamento de dados em sistema embarcado para monitoramento de veículos em redes de transportes metroferroviários, possibilitando um acompanhamento em tempo real do movimento dos trens. Este sistema tem como principal objetivo permitir uma constante avaliação de vários fatores que influenciam o desempenho dos trens, como velocidade e pressão nas bolsas de ar, de forma a gerar informações que possibilitem estratégias de operação e manutenção, evitando assim uma degradação parcial ou total dos serviços de transporte prestados à população. Para realizar a telemetria em tempo real, redes de sensores sem fio com tecnologia ZigBee são montadas em toda a via de tráfego. Estas redes realizam a captação e envio dos dados coletados em cada trem até estações base onde um sistema de tratamento embarcado em um FPGA fica encarregado de receber os dados, realizar os cálculos necessários e enviar as informações obtidas, através de uma rede ethernet, a um sistema central de supervisão. O sistema embarcado atua como um servidor de dados disponibilizando informações para um sistema de supervisão instalado no Centro de Controle de Operações (CCO) e em outros setores que necessitem destas informações. A utilização de um dispositivo de processamento dedicado, como uma FPGA, proporciona ao sistema uma eficiência muito maior do que normalmente é encontrada em processadores de uso geral, além de permitir a customização do hardware, reduzindo o custo final do sistema. O sistema de supervisão instalado no CCO é responsável por gerenciar o armazenamento e a visualização dos dados recebidos. Ele exibe os dados em tabelas e gráficos em tempo real permitindo aos controladores de tráfego analisar o funcionamento de cada trem e detectar possíveis problemas. O sistema também armazena os dados em um banco de dados para realização de estudos posteriores.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-04-26T19:19:12Z No. of bitstreams: 1 HENRIQUE MARTINNI RAMOS DE OLIVEIRA - DISSERTAÇÃO PPGEM 2014..pdf: 5119070 bytes, checksum: 23504b03a49c79c4f4d5a4f8815ee9ac (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-26T19:19:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HENRIQUE MARTINNI RAMOS DE OLIVEIRA - DISSERTAÇÃO PPGEM 2014..pdf: 5119070 bytes, checksum: 23504b03a49c79c4f4d5a4f8815ee9ac (MD5) Previous issue date: 2014-08-01 / CNPq / Capes / As Ligas com Memória de Forma (LMF) devem seu comportamento único a uma transformação de fase reversível entre duas estruturas cristalinas: martensita (baixa temperatura e menor rigidez) e austenita (alta temperatura e maior rigidez). Essa transformação pode ocorrer em consequência de dois estímulos diferentes: uma mudança de temperatura ou aplicação de tensão mecânica, ambos acima de valores críticos característicos desses materiais. Do segundo caso resulta o fenômeno da superelasticidade, que é a capacidade de recuperar totalmente a deformação após o carregamento e descarregamento mecânico na fase de mais alta temperatura (austenita). No decorrer dessa deformação ocorre a transformação de fase induzida por tensão da austenita para a martensita. Esta transformação é exotérmica e tende a se estabilizar após certo número de ciclos de deformação. Estudos sobre as propriedades dinâmicas das LMF mostram que o comportamento superelástico é dependente da taxa de deformação, ou em outras palavras, da frequência de excitação. Este comportamento resulta da combinação complexa entre tensão mecânica, temperatura e taxa de dissipação do calor latente gerado no material. Observou-se também que altas frequências diminuem a capacidade de dissipação de calor latente, resultando no aumento de temperatura do material e valores de tensão de transformação de fase maiores. Considerações como estas são importantes para a modelagem do comportamento dinâmico do material, aplicável, por exemplo, em sistemas de absorção de vibração de construções civis. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho é estudar experimentalmente a influência da frequência sobre o comportamento dinâmico superelástico de fios de LMF Ni-Ti pré-estabilizados, assim como os efeitos da geração de calor sobre as propriedades mecânicas avaliadas. Os testes realizados corresponderam a ensaios dinâmicos de tração uniaxial em fios superelásticos de LMF Ni-Ti com variação de freqüência e simultâneo acompanhamento de temperatura do material, usando uma máquina de ensaios da marca MTS modelo MTS 793 series. / Shape Memory Alloys (SMA) owe their behavior unique to a reversible phase transformation between two crystalline structures: martensite (low temperature and stiffness) and austenite (high temperature and stiffness). This phase change can occur as a result of two distinct stimuli: a change in temperature or an applied mechanical stress, both over certain critical values, characteristic of this materials. From the latter it results the phenomenon of the superelasticity, which is the ability to totally recover a deformation after simply ceasing the load. During this deformation occurs a stressinduced martensitic transformation from austenite to martensite, being it an exothermal process and that tends to stabilize after a certain number of cycles. Investigation concerning dynamic properties of SMA demonstrate that its superelastic behavior depends on the strain rate, or in other words, on the excitation frequency. This behavior results from the complex combination of mechanical stress, temperature and rate of latent heat dissipation generated in the material. It was also observed that high frequencies diminish the capacity of dissipation of latent heat, resulting in an increase in the material temperature and, therefore, in higher values of phase transformation stresses. This kind of consideration is fundamental in dynamic behavior modeling, applicable for instance, in vibration absorption systems in civil building. In this context, the objective of this work is experimentally study the influence of the frequency on superelastic behavior of pre-stabilized Ni-Ti SMA superelastic wires, as well as the effects of heat generation on the evaluated mechanical properties. Dynamical tests were performed in a uniaxial tensile mode in Ni-Ti SMA superelastic wires varying the frequency and simultaneously monitoring sample’s temperature, using a test machine from MTS, model MTS 793 series.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:57:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MarcosSA_TESE.pdf: 2204560 bytes, checksum: f5d73bc23810f679641a247536d26b8a (MD5) Previous issue date: 2012-01-30 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The present work consists in the analysis of tribologycal properties of basic and multifunctional knitted fabrics. This knowledge has fundamental importance for the textile industry since it can quantify, in an objective way, the tactil. The fabrics used were characterized by friction and mechanical tests for determining the viscoelastic region, wear resistance and friction coefficient of the fabrics used. The stress-strain curve was obtained by the method Kawabata, KES-FB1. Wear tests performed with the aid of equipment Martindale. The measurement of friction coefficient, two methods were used and analyzed comparatively. The first was a method already established worldwide known as KES-FB4 and the second was an innovative method called FRICTORQ, developed by the University of Minho. These two methods were compared taking into account the relative motion between the tribologycal pairs are different from each method. While the first motion is translational, the second is rotational. It was formal that the knitted had a multifunctional fabrics tribologycal performance which was better than the basic knitted fabrics, as the viscoelastic region, was laager highlighting a multifunctional structure, with greater wear resistance mainly on the back side of the knitted fabrics and lower friction coefficient. Performing a comparative analysis between two methods used to measure the friction coefficient, it was formal that both methods were consistent in terms of results. In operational terms, the FRICTORQ showed ease of operation and increased reproducibility of results / O presente trabalho consiste nas an?lises das propriedades tribol?gicas de tecidos de malhas b?sicas e de malhas multifuncionais. Esse conhecimento ? de fundamental import?ncia para a ind?stria t?xtil uma vez que pode quantificar, de forma objetiva, o sentido do toque. Os tecidos utilizados foram caracterizados atrav?s de ensaios mec?nicos e de atrito, para determina??o da regi?o viscoel?stica, resist?ncia ao desgaste e coeficiente de atrito. A curva tens?o-deforma??o foi obtida pelo m?todo Kawabata, KES-FB1. Ensaios de desgaste foram realizados com aux?lio do equipamento Martindale. Para a medida do coeficiente de atrito, nos dois m?todos que foram utilizados e analisados comparativamente. O primeiro m?todo j? consolidado mundialmente, denominado KES-FB4 e o segundo m?todo inovador, denominado FRICTORQ, desenvolvido pela Universidade do Minho. Esses dois m?todos foram comparados levando-se em considera??o que os movimentos relativos entre os pares tribol?gicos s?o diferentes em cada m?todo. Enquanto no primeiro o movimento ? translacional, no segundo ? rotacional. Verificou-se que as malhas multifuncionais apresentaram um desempenho tribol?gico superior ?s malhas b?sicas, determinadas pela maior regi?o viscoel?stica, destacando a estrutura multifuncional, maior resist?ncia ao desgaste principalmente no lado avesso das malhas e menor coeficiente de atrito. Analisando comparativamente os dois m?todos utilizados para medi??o do coeficiente de atrito, verificouse que ambos foram consistentes em termos de resultados. Em termos operacionais, o FRICTORQ foi o que apresentou maior facilidade de opera??o e maior reprodutibilidade dos resultados

Estudamos as propriedades eletrônicas de dois sistemas quase-unidimensionais distintos, resolvendo autoconsistentemente as equações de Schrödinger e Poisson.O método usado para calcular a estrutura eletrônica deste sistema e baseada na solução da equação de Schrödinger dependente do tempo usando a técnica do Split-Operator. No primeiro sistema estudamos os efeitos da corrugação periódica da interface da estrutura n-AlxGa1-xAs/GaAs na densidade eletrônica ao longo desta interface. A forma geométrica desta interface e do tipo dente de serra. Nas camadas de inversão convencionais, os elétrons estão distribuídos uniformemente ao longo da interface plana da heteroestrutura, mas devido à forma dente de serra desta estrutura, os elétrons se distribuem de maneira não uniforme ao longo da interface, produzindo um gás de elétrons quase-unidimensional. A estrutura que investigamos possui um período de 806 ANGSTROM e uma densidade residual uniforme de impurezas aceitadoras da ordem de 1015 cm-3. Calculamos a estrutura eletrônica do gás de elétrons unidimensional confinado na interface corrugada em função da voltagem aplicada ao gate, da densidade de impurezas doadoras e da temperatura. Os resultados obtidos para a densidade eletrônica mostram que, dependendo da densidade de impurezas doadoras, haverá formação de u gás de elétrons quase-unidimensional nos vértices da estrutura dente de serra. O segundo sistema que estudamos é constituído por um gás de elétrons bidimensional, formado na interface de uma camada de Al1-xGa1-xAs com uma camada de GaAs, sobre a qual, temos uma estrutura periódica de \"gates\". Aplicando-se uma voltagem negativa sobre os \"gates\" teremos a formação de fios quânticos nas regiões entre os \"gates\". Neste sistema observamos a transição de um sistema quase-bidimensional para um quase-unidimensional. Investigamos suas propriedades eletrônicas em funçãoo da temperatura, da voltagem aplicada aos \"gates\" e da densidade de impurezas doadoras. / We have studied the electronic properties of two different quasi-one-dimensional systems solving self-consistently the Schrödinger and Poisson equation. The method we use to calculate the electronic levels is based on the solution of the time-dependent Schrödinger equation using the split-operator technique. In the first system we have studied, we present a theoretical calculation of the electronic structure of v-groove quantum wires confined in modulation-doped n-AlxGa1-xAs/GaAs. The system investigated is saw tooth corrugated by bendings with period of 850 ANGSTROM. Results of the electronic structure are obtained as a function of the gate voltage and the donor impurity density. The electronic density shows the existence of a quasi one-dimensional electron gas. The second system studied here is composed by a two-dimensional electron gas confined at the interface of an Al1-xGa1-xAs/GaAs heterostructure, on top of which there is a periodic structure of gates. When a negative voltage is applied to the gates, the regions at the interface beneath them are depleted and quantum wires are formed. We have calculated the electronic structure of subband of that system. We investigated the electronic properties of the quantum wires as a function of gate voltage, from which we determine the threshold between the 2D and ID transitions, the temperature and the ionized donor density.