Orientador: Odivaldo José Seraphim / Coorientador: Alexandre Alves de Lima Ribeiro / Banca: Odivaldo José Seraphim / Banca: Renato Correia de Barros / Banca: Radames Juliano Halmeman / Banca: Alexandre Dal Pai / Banca: Frederico Guilherme de Paula F.Ielo / Resumo: Rede de computadores são elementos fundamentais no processo de comunicação. Esses componentes exigem o acompanhamento constante de suas tarefas e são administrados por sistemas de informações que coletam os dados diariamente, para orientar os analistas de suporte na correção das falhas na infraestrutura e a ferramenta utilizada na gestão de recursos de rede de computadores é o protocolo SNMP. As infraestruturas de geração de energia elétrica também são elementos complexos e necessitam de acompanhamento. São utilizados sistemas de informação que disponibilizam dados para os usuários e responsáveis técnicos para avaliarem o funcionamento e corrigir as possíveis falhas. As redes de computadores e os sistemas de geração distribuídas estão convergindo para o ambiente do usuário, e as ferramentas de gestão são importantes são mecanismos na gestão da produção e consumo de energia elétrica. Assim, este trabalho tem como objetivo desenvolver um sistema de monitoramento on line para sistema de microgeração fotovoltaica utilizando o protocolo de rede de computadores Single Network Management Protocol (SNMP) para realizar a interface de comunicação com as variáveis de medições elétricas e meteorológicas. O desenvolvimento do projeto compõe dois componentes: hardware e software. O software é composto de dois módulos um para ser utilizado na Web, aplicações Desktop para uso em computadores que suportem sistemas operacionais como o Windows, Linux ou Mac e em dispositivos móveis. As funciona... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Computer networks are fundamental elements in the communication process. Such components demand constant supervision of their tasks and are managed by information systems, which daily collect data to guide support analysts when correcting glitches in the infrastructure. Protocol SNMP is the tool used for managing resources of the computer network. The infrastructures of electric energy generation are also complex elements and require monitoring. Information systems are utilized, which provide data to users and technical professionals, so they can evaluate functioning and correct possible errors. Computer networks and systems of distributed generation are converging towards the user's environment, so, management tools are important mechanisms in the control of production and consumption of electric energy. Thus, this work aims at developing an online monitoring system for photovoltaic microgeneration using the Single Network Management Protocol (SNMP) to perform the communication interface with the variables of electrical and metereological measurements. The project development is composed of two elements: hardware and software. The software consists of two modules: one to be used on the Web, Desktop apps for use in computers that can carry operational systems such as Windows, Linux or Mac and one to be used in mobile devices. Programmed functionalities include information register for the functioning of the system; reports and graphs that show information ordained in several ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Com o crescimento do mercado de sistemas embarcados, em especial aqueles dispositivos portáteis como PDAs e celulares, observa-se o crescimento de mercados baseados nestas plataformas, como o mercado de entretenimento digital. Devido às características destes dispositivos, novas oportunidades e desafios acompanham estas mudanças. Com cada vez mais recursos incorporados, o projeto de software para estes dispositivos torna-se mais complexo, exigindo soluções que aumentem a produtividade do desenvolvedor. Este trabalho descreve o estudo de técnicas em software para reduzir o consumo de energia e aumentar o desempenho de sistemas embarcados com recursos gráficos, baseados no microprocessador Femtojava. Como subproduto deste trabalho, foi desenvolvida uma biblioteca gráfica para a plataforma Femtojava. Dois estudos de caso foram desenvolvidos para analisar a biblioteca desenvolvida, caracterizando o seu consumo de energia e desempenho. / With the growth of the embedded systems market, especially PDAs and mobile phones, other markets based on those platforms, like digital entertainment, have experienced growth as well. Due to its characteristics, embedded devices present new opportunities and challenges. With an ever growing number of features, software development for these devices becomes more complex, demanding more powerful tools for increasing developer productivity. This work presents the study of software techniques to save power and improve performance of graphics capable embedded devices, based on Femtojava microprocessor. As a sub product of this work, a graphical library has been developed for the Femtojava platform. Two case studies were developed in order to analyze the library, characterizing its power consumption and performance.

O presente trabalho aborda o desenvolvimento de um sistema eletrônico de controle em tempo real para servoposicionadores pneumáticos baseado em microcontroladores. Os servoposicionadores pneumáticos, por apresentarem características tais como baixo preço, por serem não poluentes e de fácil utilização, além de apresentarem boa relação peso/potência, são atraentes para utilização na área de robótica. Entretanto, devido às suas não-linearidades inerentes, os servoposicionadores pneumáticos apresentam dificuldades que devem ser superadas para a sua adequada utilização em atividade de posicionamento preciso. Assim, visando compensá-las, estão sendo atualmente desenvolvidos algoritmos e técnicas cada vez mais complexas que exigem, por isso, ferramentas programáveis de controle com cada vez maior poder de processamento. Este trabalho apresenta, a partir de uma revisão bibliográfica, as soluções mais utilizadas para o controle digital de sistemas automáticos e de estudos sobre os dispositivos e componentes disponíveis no mercado, uma proposta econômica para o controle em tempo real de servoposicionadores pneumáticos. Para verificar a eficiência da solução proposta, a arquitetura de controle desenvolvida foi utilizada para o controle de um servoposicionador pneumático. Para tanto, projetou-se e programou-se o tradicional controlador linear PID (Proporcional – Integral – Derivativo) e o controle não linear a estrutura variável baseado em modos deslizantes (Slide Mode Control). A partir dos resultados apresentados e das suas discussões pode-se avaliar o desempenho da arquitetura desenvolvida no controle do servoposicionador pneumático. / This work discusses the development of an electronic real-time control system for microcontroller-based pneumatic servopositioners. The servopositioners offer attractive characteristics for use in robotics, such as low price, non-polluting operation, being easy to use and with a good power/weight ratio. However, due to their inherent non-linearities, the servopositioners present difficulties in precise positioning applications. To compensate these difficulties, the use of complex algorithms and new techniques are currently being availed, requiring hardware for programmable control with increasing processing power. This paper presents an economic proposal for real-time control of servopositioners, starting from a literature review of the most popular solutions for digital control of automated systems and from studies of devices and commercial components currently available. To verify the efficiency of the proposed solution, the control architecture developed was used for the control of a pneumatic servopositioner. Therefore, we designed and programmed a traditional linear controller PID (Proportional – Integral – Derivative) and a nonlinear control based on variable structure sliding mode (Slide Mode Control). The results obtained in trajectory tracking tests were used to evaluate the performance of the developed architecture.

Cada vez mais equipamentos eletrônicos digitais têm sido fabricados utilizando um sistema operacional embarcado. Por razões de custo, estes sistemas operacionais são implementados sobre um hardware com os requisitos mínimos para atender as necessidades da aplicação. Este trabalho apresenta um estudo sobre a viabilidade de implementação de suporte a multitarefa sobre a arquitetura FemtoJava, um microcontrolador monotarefa dedicado a sistemas embarcados. Para tanto, o suporte de hardware necessário é adicionado à arquitetura. Também são implementados dois escalonadores de tarefas diretamente em bytecodes Java, visando à otimização de área e o compromisso com desempenho e consumo de energia. Modificações no ambiente de desenvolvimento e uma ferramenta de relocação de endereços são propostas, objetivando a utilização dos escalonadores de tarefas implementados junto ao fluxo de desenvolvimento existente. Por fim, uma análise é realizada sobre o impacto que a capacidade de multitarefa produz no sistema em termos de desempenho, consumo de área e energia. / Most digital electronic equipments are produced using an embedded operating system. Due to economic reasons, these operating systems are implemented on hardware with minimal requirements to support the application needs. This work will present a viability study to implement multitask support on the FemtoJava architecture, a monotask microcontroller dedicated to embedded applications. The support to multitask involves the addition of specific hardware mechanisms to the architecture. Two different scheduling policies are then directly implemented using Java bytecodes, aiming area optimization as well as a good performance/energy-consumption trade-off. Some modifications in the development environment and a code relocation tool were introduced, in order to enable the use of the schedulers in the existing design tool flow. Finally, an analysis is performed to evaluate the impact that the multitask support produces in the system with respect to the final performance, area and energy consumption.

Neste trabalho foi elaborado um microcontrolador 8051 tolerante à radiação, usando para isso técnicas de recomputação de instruções. A base para este trabalho foi a descrição VHDL desse microcontrolador, sendo proposto o uso de sensores de radiação, Bulk-BICS, e códigos de proteção de erros para os elementos de memória, como forma de suporte à técnica apresentada. Inicialmente serão abordados sucintamente a origem e os efeitos prejudiciais da radiação nos dispositivos eletrônicos, motivando a realização deste trabalho. Serão mostrados em detalhes os passos para implementar a técnica de recomputação, que consiste em monitorar os sensores e, ao ser detectado um pulso transiente, fazer o processador reler a última instrução e executá-la novamente, a fim de mitigar o efeito do SET (Single Event Transient). Para isso a manipulação do contador de programa (PC) e o apontador de pilha (SP) são fundamentais. Durante esse processo também deve ser garantido que nenhum dado, potencialmente corrompido, seja armazenado na memória. Contra SEUs (Single Event Upsets) é pressuposto que todos os elementos de memória do microcontrolador estão protegidos através de algum código de correção de erros, assunto já pesquisado por outros autores. Na seqüência serão apresentadas várias simulações realizadas, onde é possível ver o processo de recomputação sendo iniciado a partir da incidência de partículas geradas através de um testbench. Por fim será feita uma comparação entre o 8051 original e o protegido, mostrando dados de área, freqüência de operação e potência de cada um. / This work presents a radiation hard 8051 microcontroller, designed using instruction recomputation techniques. The basis for this work was the VHDL description of the microcontroller. To make the microcontroller radiation hard, built in radiation sensors, called Bulk-BICS, were use to protect the combinational logic blocks. Codes for error detection and correction were used to protect the memory elements. Initially, this work discusses the sources of ionizing radiation and its harmful effects on digital integrated circuits, showing the motivation for this work. Next, the details of the implemented instruction re-computation technique are shown. It consists in monitoring the radiation sensors and, if the incidence of ionizing radiation is detected, the processor reads the last instruction and executes it again, in order to mitigate the effect of a single event transient (SET). In order to implement this re-computation, the manipulation of the program counter (PC) and stack pointer (SP) is essential. During this process it must be guaranteed that any data, potentially corrupted, will not be stored in memory. Regarding radiation effects on memory elements (Single Event Upsets-SEUs), it is assumed that all memory elements of the microcontroller are protected by some error detection and correction code, a topic previously studied by other authors. Finally, several simulations will be shown, where it is possible to see the evolution of the re-computation process, from the detection of the incidence of ionizing radiation (incidence generated by a testbench) to the full re-computation of the instruction. Finally, a comparison is made between the performance of the original 8051 and the radiation hardened version, showing overheads of area, frequency of operation and power.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação / Made available in DSpace on 2013-07-16T01:54:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 233932.pdf: 1498034 bytes, checksum: 6651ae062f4c00b07028a57f20cf0aa1 (MD5) / A manutenção da vida tem se tornado um grande desafio. Novas tecnologias surgem diariamente para apoiar os profissionais da área da saúde. Tecnologias que podem falhar, seja por desgaste natural do hardware, interferências humanas ou do meio. Buscando amenizar essa problemática, o presente trabalho propõe um modelo de alta disponibilidade no monitoramento de pacientes em Unidades de Terapia Intensiva. Para tanto, abordou-se conceitos de alta disponibilidade, a teconoligia Micro Servidor Web (MSW), gerência de redes e o software Nagios. O MSW não possui gerência implementada, assim, um processo agente embarcado fica responsável por ler tanto as interrupções geradas pela aplicação de El Shheibia (2003) como as interrupções do microcontrolador AT90S8515. O processo agente envia a comunicação ao processo gerente, localizado no servidor, que tem a função de analisar a informação, identificando a origem do alarme e a causa (problemas com paciente ou hardware), acionando o Nagios que notifica por telefone os responsáveis por cada área (Técnica/Médica) e dispara um alarme sonoro para o corpo clínico da UTI. Estas tecnologias em conjunto fornecem uma alta disponibilidade no monitoramento dos sinais vitais do paciente, sem aumento substancial do custo financeiro.

BELCHIOR, C. A. C. Supervisão computadorizada aplicada a uma estação de tratamento de efluentes. 102 f. 2007. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2007. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-15T18:38:38Z No. of bitstreams: 1 2007_dis_cacbelchior.pdf: 4163051 bytes, checksum: 28fce2a319a3ed920ccc4aa46836a5ab (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-03-18T17:48:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_dis_cacbelchior.pdf: 4163051 bytes, checksum: 28fce2a319a3ed920ccc4aa46836a5ab (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-18T17:48:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_dis_cacbelchior.pdf: 4163051 bytes, checksum: 28fce2a319a3ed920ccc4aa46836a5ab (MD5) Previous issue date: 2007-05-02 / This work focuses on the investigation of low costs computerized automation solutions to assist compact wastewater treatment plants, adjusting the treated effluent to the legal requirements, protecting the water’s receptors against inadequate discharge. The objectives are the development of an automatic supervision system for small wastewater treatment plants and the creation of a historical database to support the decision making process concerning the process operation and maintenance. In this work, a combined configuration is analyzed, constituted of the up flow anaerobic sludge blanket reactor followed by conventional active sludge. Such system treats the effluents of the Hospital Waldemar de Alcântara, situated in the neighborhood of Messejana, in Fortaleza - CE. In general, few researches can be found onthe electronics instrumentation and automation applied for combined systems like this one. Initially, the basic concepts on wastewater treatments are presented, as well as a description of parts that compose the system, therefore supporting the development of automation studies. After that, the description and the motivation for the use of the sensors in the automatic supervision system for small effluent treatment systems is presented, as well as the electronics necessary for its implementation. A description of the master-slave architecture used in the system is presented, as well as the functioning of each module that composes it, approaching the hardware and software development for each one. The research resulted in an applied system for real field situations, making possible a deeper understanding of the wastewater process and its operation through the data access, either in real time or by the access of the built database. / Buscam-se de soluções de automação computadorizada de baixo custo que auxiliem estações compactas de tratamento de efluentes a adequar o efluente tratado aos requisitos legais, protegendo os corpos receptores contra lançamentos inadequados. Tem por objetivos específicos o desenvolvimento de um sistema de supervisão automática para pequenas estações de tratamento de águas residuais e a criação de uma base de dados histórica para apoio à tomada de decisão no que concerne a operação e manutenção do processo. Para alcançar tais objetivos, foi analisada uma configuração combinada, constituída pelo reator anaeróbio de fluxo ascendente em manta de lodo, seguido do sistema de lodo ativado convencional. Tal sistema é utilizado para tratar os efluentes sanitários do Hospital Waldemar de Alcântara, situado no bairro de Messejana, em Fortaleza – CE. De modo geral, há poucos estudos sobre instrumentação eletrônica e automação aplicados a sistemas combinados desse tipo. Inicialmente são apresentados os conceitos básicos sobre o tratamento de efluentes, bem como descritas as partes componentes do sistema de tratamento, dando, assim, suporte para que estudos sobre automação sejam desenvolvidos. No decorrer do trabalho são apresentadas a descrição e a motivação para o uso de sensores no sistema de monitoramento automático de estações de tratamento, bem como da eletrônica necessária para sua implantação. Também é apresentada a descrição da arquitetura mestre-escravo usada no sistema, bem como do funcionamento de cada módulo que o compõe, abordando o desenvolvimento de hardware e software para cada um. Por fim, são analisados os resultados da experimentação de campo do sistema de monitoramento automático. A pesquisa resultou em um sistema computadorizado de monitoramento aplicado a situações reais em campo, possibilitando uma compreensão mais profunda a respeito do processo de tratamento de esgoto e de sua operação mediante o acesso a dados, seja em tempo real, seja acessando a base de dados formada.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2013-07-16T04:04:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 281833.pdf: 1713087 bytes, checksum: d911ca2f405905bbcc6b400d8996d5ee (MD5) / Esta dissertação aborda o desenvolvimento de um sistema embarcado próprio para ser aplicado na medição de correntes elétricas utilizando bobina de Rogowski como transdutor. Em específico, trata da parte da eletrônica embarcada de um sistema desenvolvido que pode ser aplicado no monitoramento de corrente de fuga de para-raios de alta tensão a fim de auxiliar a avaliação das condições operacionais. Assim, o trabalho se restringe a uma parcela do desenvolvimento do sistema de medição de corrente. Sob o aspecto dos dados mensurados, implementou-se rotinas para a obtenção de valores de corrente de pico, de corrente eficaz (RMS), da taxa total de distorção harmônica (THD), bem como fornece uma análise harmônica da forma de onda mensurada. O sistema embarcado é alimentado por baterias e conta com circuitos para tratamento e condicionamento de sinal, um microcontrolador do tipo ARM (Advanced Risc Machines), mostrador gráfico e sistema de monitoramento remoto através de um módulo de rádio. Apresentam-se algumas formas de onda medida e são realizadas comparações dos valores medidos para validar o sistema desenvolvido.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In the 1930‟s, in the United States, Borst and Woodburn developed a rain simulator to conduct studies on the behavior of water runoff. Over time a lot of rain simulators were developed to control and reproduce the characteristics of natural rain. From the 1990‟s, electronic technology started to act more effectively in agricultural machinery and equipment, enabling for better control and process automation. In this scenario, the objective of this dissertation is to present a conception of an automated technical system to control the rain process. The proposed system is able to measure pressure, temperature, water flow in the system and record the data. The system has a microcontroller mounted on the CUSCOPIC kit. Also, the software programming was done in C language. The system was submitted to three experiments: the uniformity of rain distribution with one nozzle, the uniformity of rain distribution with two nozzles and the measurement of kinetic energy at the nozzle. The result of the experiments made it possible to verify that the nozzle, recommended by the manufacturer, was accurate for the number of drops at the same range of the diameter. However, the kinetic energy in both scenarios corresponded to 13.09% and 2.3% of natural rain so, it was not recommended for their use. The use of the concept contributed to the generation of simulated rain with more stability of the pressure and flow of water in the system. Reports generated by the prototype enable recording and tracing the parameters used in each experiment. / Na década de 1930, nos Estados Unidos, Borst e WoodBurn desenvolveram um simulador de chuva para realizar estudos sobre o comportamento do escoamento superficial da água. Ao longo do tempo foi desenvolvido um grande número de simuladores de chuva para controlar e reproduzir as características da chuva natural. A partir da década de 1990 a eletrônica passou a atuar de forma mais efetiva em máquinas e equipamentos agrícolas, possibilitando melhores condições de controle e automação nos processos. Neste contexto, o objetivo desta dissertação é apresentar a concepção de um sistema técnico automatizado para o controle do processo de geração de chuva. O sistema desenvolvido realiza medições de pressão, temperatura e vazão da água no sistema, registrando os dados na forma de relatório. A concepção utiliza microcontrolador montado no kit de desenvolvimento CUSCOPIC e a programação do software foi realizada em linguagem C. O sistema foi submetido a três experimentos, uniformidade de distribuição da chuva com um bico, uniformidade de distribuição da chuva com dois bicos e medição da energia cinética do bico. O resultado dos experimentos possibilitou verificar que o bico recomendado pelo fabricante apresenta precisão do número de gotas na mesma faixa de diâmetro, porém a energia cinética nos dois cenários experimentados corresponde a 13,09% e 2,3% da chuva natural, não sendo recomendado o seu uso. A utilização da concepção contribuiu para a geração de chuva simulada com maior estabilidade da pressão e da vazão da água no sistema. Os relatórios gerados pelo protótipo possibilitam registrar e rastrear os parâmetros utilizados em cada experimento.

Cada vez mais equipamentos eletrônicos digitais têm sido fabricados utilizando um sistema operacional embarcado. Por razões de custo, estes sistemas operacionais são implementados sobre um hardware com os requisitos mínimos para atender as necessidades da aplicação. Este trabalho apresenta um estudo sobre a viabilidade de implementação de suporte a multitarefa sobre a arquitetura FemtoJava, um microcontrolador monotarefa dedicado a sistemas embarcados. Para tanto, o suporte de hardware necessário é adicionado à arquitetura. Também são implementados dois escalonadores de tarefas diretamente em bytecodes Java, visando à otimização de área e o compromisso com desempenho e consumo de energia. Modificações no ambiente de desenvolvimento e uma ferramenta de relocação de endereços são propostas, objetivando a utilização dos escalonadores de tarefas implementados junto ao fluxo de desenvolvimento existente. Por fim, uma análise é realizada sobre o impacto que a capacidade de multitarefa produz no sistema em termos de desempenho, consumo de área e energia. / Most digital electronic equipments are produced using an embedded operating system. Due to economic reasons, these operating systems are implemented on hardware with minimal requirements to support the application needs. This work will present a viability study to implement multitask support on the FemtoJava architecture, a monotask microcontroller dedicated to embedded applications. The support to multitask involves the addition of specific hardware mechanisms to the architecture. Two different scheduling policies are then directly implemented using Java bytecodes, aiming area optimization as well as a good performance/energy-consumption trade-off. Some modifications in the development environment and a code relocation tool were introduced, in order to enable the use of the schedulers in the existing design tool flow. Finally, an analysis is performed to evaluate the impact that the multitask support produces in the system with respect to the final performance, area and energy consumption.