Orientador: João Mauricio Rosario / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-12T23:01:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_Edgardde_M.pdf: 7963603 bytes, checksum: 2367f527033215563011ba0f4b968d03 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo:Através da integração de conhecimentos nas diferentes áreas de engenharia, física, matemática e computação, surgiu uma ciência multidisciplinar denominada mecatrônica. Com o rápido avanço das tecnologias e a crescente demanda por soluções que as acompanhem, criou-se uma necessidade no mercado tecnológico de reduzir o tempo de implementação de um projeto através da utilização de ferramentas de prototipagem rápida que permitissem a integração de conhecimentos e implementação do ciclo em V de desenvolvimento de um produto em ambiente virtual. O objetivo do presente trabalho é a apresentação de metodologias de Prototipagem Rápida de Dispositivos Mecatrônicos com ênfase em Instrumentação Virtual, através de ambiente voltado à capacitação e desenvolvimento de projetos na área de automação industrial, onde os principais conceitos possam ser verificados e posteriormente implementados e validados através de problemas industriais, fornecendo subsídios para a análise e estratégias para concepção destas aplicações / Abstract: Through the integration of knowledge in the different areas of engineering, physics, mathematics and computation had appeared a science to multidiscipline called mecatronic. With the fast advance of the technologies and the increasing demand for solutions follow that them, created a necessity in the technological market to reduce the time of implementation of a project being originated tools of fast prototyping that they allowed to the integration of knowledge and implementation of the cycle in V of development of a product in virtual environment. The objetive of this work is the presentation of methodologies Rapid Prototyping of Mechatronics Systems based in Virtual Instrumentation, through environment facing the training and development of projects in the area of industrial Automation, can be checked and subsequently implemented and validated in practice, providing subsidies for the analysis and strategies for design of these applications / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Nesta dissertação são apresentados os resultados obtidos na elaboração de um sistema de aquisição e controle de experimentos, utilizando uma rede local de computadores. É proposta uma infra-estrutura baseada em instrumentação virtual em uma rede utilizando sistema operacional aberto e o protocolo de comunicação IPv6, parte integrante da camada de rede do protocolo TCP/IP. São selecionadas as tecnologias e ferramentas para o desenvolvimento do Laboratório remoto que se adaptam à integração entre o hardware e software para possibilitar o controle de experimentos e equipamentos de forma remota. A maior abrangência deste projeto está no desenvolvimento do Laboratório remoto com ferramentas de código aberto, como o sistema operacional Linux, o servidor Apache - como servidor WEB e o protocolo IPv6, para a comunicação da camada de rede. A proposta global deste trabalho é contribuir com a preparação da infra-estrutura de um ambiente de sistema operacional aberto, utilizado para a aquisição de dados em redes remotas, e com isto promover a cooperação e o compartilhamento de instrumentos, não se limitando apenas à área acadêmica e de pesquisa, mas estendendo essas facilidades para outras áreas do conhecimento. Como resultado deste trabalho é disponibilizado um Laboratório Virtual que possibilita o controle de um ensaio experimental, através de uma rede local. / In this dissertation are showed the results got in the making of acquisition and controlling experiments system, using a LAN. It´s offered a infra-structure based in virtual instrumentation for a network applying open operational system and the communication protocol Ipv6, part which belongs to network layer of TCP/IP protocol. The technologies and tools, which are chosen for the development of remote Laboratory, adapt themselves to integration between hardware and software to making possible the experiments and equipments control remoting. The main purpose of this project consist in the development of remote Laboratory with open-code tools, as Linux operational system, Apache server - as WEB server and Ipv6, for network layer communication. The global proposal of this work is contribute to setting up infra-structure of an open operational system, utilized to data acquisition in remote network, promote the work jointly and sharing of instruments, not restricting only to academic or knowledge areas. Like resulting of this work is available a Virtual Laboratory, which allow the control of experimental assay, through a LAN.

Nesta dissertação são apresentados os resultados obtidos na elaboração de um sistema de aquisição e controle de experimentos, utilizando uma rede local de computadores. É proposta uma infra-estrutura baseada em instrumentação virtual em uma rede utilizando sistema operacional aberto e o protocolo de comunicação IPv6, parte integrante da camada de rede do protocolo TCP/IP. São selecionadas as tecnologias e ferramentas para o desenvolvimento do Laboratório remoto que se adaptam à integração entre o hardware e software para possibilitar o controle de experimentos e equipamentos de forma remota. A maior abrangência deste projeto está no desenvolvimento do Laboratório remoto com ferramentas de código aberto, como o sistema operacional Linux, o servidor Apache - como servidor WEB e o protocolo IPv6, para a comunicação da camada de rede. A proposta global deste trabalho é contribuir com a preparação da infra-estrutura de um ambiente de sistema operacional aberto, utilizado para a aquisição de dados em redes remotas, e com isto promover a cooperação e o compartilhamento de instrumentos, não se limitando apenas à área acadêmica e de pesquisa, mas estendendo essas facilidades para outras áreas do conhecimento. Como resultado deste trabalho é disponibilizado um Laboratório Virtual que possibilita o controle de um ensaio experimental, através de uma rede local. / In this dissertation are showed the results got in the making of acquisition and controlling experiments system, using a LAN. It´s offered a infra-structure based in virtual instrumentation for a network applying open operational system and the communication protocol Ipv6, part which belongs to network layer of TCP/IP protocol. The technologies and tools, which are chosen for the development of remote Laboratory, adapt themselves to integration between hardware and software to making possible the experiments and equipments control remoting. The main purpose of this project consist in the development of remote Laboratory with open-code tools, as Linux operational system, Apache server - as WEB server and Ipv6, for network layer communication. The global proposal of this work is contribute to setting up infra-structure of an open operational system, utilized to data acquisition in remote network, promote the work jointly and sharing of instruments, not restricting only to academic or knowledge areas. Like resulting of this work is available a Virtual Laboratory, which allow the control of experimental assay, through a LAN.

Orientadores: Sigmar Maurer Deckmann, Fernando Pinhabel Marafão / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e Computação / Made available in DSpace on 2018-08-07T06:01:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moreira_AlexandreCandido_M.pdf: 4879981 bytes, checksum: 6aa206d50e7569915efea8d3f32bd2c3 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O presente trabalho avalia a possibilidade da aplicação de instrumentação virtual para a análise de problemas da qualidade da energia elétrica (QEE). Aproveitando-se da grande flexibilidade, elevada capacidade de processamento e da facilidade de reconfiguração oferecida por tal tipo de instrumento, são desenvolvidos algoritmos para medição digital e análise de grandezas elétricas. No modo de medição, é feita uma análise comparativa entre os dois principais métodos apresentados na literatura, para o cálculo de potência e fator de potência em sistemas trifásicos com condutor de retorno (neutro). Para comparar esses métodos, foram implementadas sub-rotinas para identificação das componentes fundamentais, de seqüência positiva das tensões e correntes, potências ativa e não-ativa, além de algoritmos para calcular o fator de desequilíbrio da componente fundamental e o nível de distorção harmônica total. No modo de análise, foi implementado um algoritmo que realiza uma varredura nos indicadores de QEE, calculados de minuto em minuto e salvos em arquivos, através do instrumento de medição para uma análise estatística diária (baseada na função de distribuição de amostras).Tal algoritmo permite identificar os principais distúrbios que ocorrem em determinada instalação como também permite avaliar a duração das violações dos limites pré-fixados / Abstract: This work explores the possibility of applying virtual instrumentation to analyze power quality problems. Based on the great flexibility, increased processing capacity and the possibility of reconfiguration, offered by such type of instrumentation, several digital algorithms have been developed for digital measurement and analysis of electrical quantities. In the case of measurement mode, a comparison is made between the two main methods reported in the literature concerning power and power factor calculation in three-phase systems with return conductor (neutral). To compare those methods, sub-routines have been implemented to identify the fundamental components, positive sequence of voltages and currents, active and non-active powers, as well as to calculate the unbalanced factor of the fundamental component and the total harmonic distortion. In the case of analysis mode, an algorithm was implemented that realizes a sweeping of the power quality indices, obtained minute by minute, and automatically stored in files by the instrument, for daily statistical analysis (based on distribution function). Such algorithm helps to identify the main disturbing causes in a specific installation, and permits to evaluate the violation time of the prescribed limits / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:08:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Daywes neto.pdf: 2344680 bytes, checksum: b21938ab4c7959bef7e6333564003d70 (MD5) Previous issue date: 2010-03-05 / This work analyzes the performance of single-phase and three-phase power meters, of the electromechanical and electronic types, when they are working with linear and nonlinear loads present in residence, commerce and industry. It differs from related studies mainly for making use of actual loads encountered in day-to-day, rather than sources of electronic charges as has been observed in another papers. The comparison of results is made taking as standard a meter power of high precision developed through virtual instrumentation / O presente trabalho analisa o comportamento de medidores monofásicos e trifásicos de energia elétrica dos tipos eletromecânico e eletrônico, quando os mesmos são submetidos a ambientes de cargas lineares e não-lineares, dos tipos residencial, comercial e industrial. Diferencia-se dos estudos correlatos principalmente por fazer uso de cargas reais encontradas no dia-a-dia, em vez de fontes de cargas eletrônicas como se tem observado no estado da arte. A comparação de resultados é feita tomando como base um padrão de energia de alta precisão desenvolvido por meio de instrumentação virtual

Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de um sistema de ensaios elétricos de dispositivos de emissão de campo para que, a partir desses ensaios, possam ser extraídas as características elétricas desses dispositivos. O sistema é composto por hardware e software dedicados e pode ser controlado local ou remotamente. O hardware inclui uma fonte de alta tensão gerenciada por um sistema microcontrolado. Para programação do microcontrolador, foi utilizado um ambiente de programação disponibilizado pelo próprio fabricante do microcontrolador. Nesse desenvolvimento foram empregados periféricos de entrada e saída do microcontrolador, tais como: leitura de teclado, manipulação de USART, ajuste do nível de saída da fonte e conversores analógicos digitais. No microcontrolador foram implantadas rotinas de configuração, personalização e varredura do display, além de envio e recebimento de informações com um computador. Para o computador foi elaborado um programa dedicado para a manipulação do sistema de ensaio utilizando o conceito de instrumentação virtual, que permite escolher o tipo de ensaio elétrico, armazenar as leituras dos ensaios e a visualização \"on-line\" do andamento do ensaio através de diversos gráficos disponíveis no programa, inclusive o gráfico de Fowler-Nordheim, adequado para o estudo de dispositivos de emissão de campo. / At this work is presented the development of a field emission devices trial system to render possible to obtain the electrical characteristics of the field emission devices. Here are shown some results taken from some trials. During the development of the trial system, it was used at the programming microcontroller stage, the environment of programming supplied by the manufacturer of the microcontroller. At this development, peripheral of input and output from the microcontroller, like, keyboard reading, USART manipulation, SPI manipulation and analogic to digital converters were used. At the microcontroller were implanted routines of configuration, customing and display sweeping, besides the transmission and the receiving of instructions came from the computer. For computer, a program was elaborated dedicated for manipulation of the trials system applying the virtual instrumentation concept, storing readings of the trials as well as the visualization \"on-line\" of the course of the trial through available graphs in the program. As an important result of this work has the establishment of a system for trial of field emission devices controlled on place or remotely, system that is composed by hardware and software in which were made several trials with acquisition and data manipulation and the presentation of received information.

Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de um sistema de ensaios elétricos de dispositivos de emissão de campo para que, a partir desses ensaios, possam ser extraídas as características elétricas desses dispositivos. O sistema é composto por hardware e software dedicados e pode ser controlado local ou remotamente. O hardware inclui uma fonte de alta tensão gerenciada por um sistema microcontrolado. Para programação do microcontrolador, foi utilizado um ambiente de programação disponibilizado pelo próprio fabricante do microcontrolador. Nesse desenvolvimento foram empregados periféricos de entrada e saída do microcontrolador, tais como: leitura de teclado, manipulação de USART, ajuste do nível de saída da fonte e conversores analógicos digitais. No microcontrolador foram implantadas rotinas de configuração, personalização e varredura do display, além de envio e recebimento de informações com um computador. Para o computador foi elaborado um programa dedicado para a manipulação do sistema de ensaio utilizando o conceito de instrumentação virtual, que permite escolher o tipo de ensaio elétrico, armazenar as leituras dos ensaios e a visualização \"on-line\" do andamento do ensaio através de diversos gráficos disponíveis no programa, inclusive o gráfico de Fowler-Nordheim, adequado para o estudo de dispositivos de emissão de campo. / At this work is presented the development of a field emission devices trial system to render possible to obtain the electrical characteristics of the field emission devices. Here are shown some results taken from some trials. During the development of the trial system, it was used at the programming microcontroller stage, the environment of programming supplied by the manufacturer of the microcontroller. At this development, peripheral of input and output from the microcontroller, like, keyboard reading, USART manipulation, SPI manipulation and analogic to digital converters were used. At the microcontroller were implanted routines of configuration, customing and display sweeping, besides the transmission and the receiving of instructions came from the computer. For computer, a program was elaborated dedicated for manipulation of the trials system applying the virtual instrumentation concept, storing readings of the trials as well as the visualization \"on-line\" of the course of the trial through available graphs in the program. As an important result of this work has the establishment of a system for trial of field emission devices controlled on place or remotely, system that is composed by hardware and software in which were made several trials with acquisition and data manipulation and the presentation of received information.

In recent years, smart gird has received much attention, and many researchers have devoted to home area network (HAN) to improve the efficiency of grid. This thesis proposes a bidirectional isolated DC-DC converter (Dual Active Bridge, DAB) with phase shift control to implement the concept of HAN. Li+Fe battery is used as storage device of the converter, and a bidirectional communication between Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench (LabVIEW) and Digital Signal Processor (DSP) is realized by CAN-bus. By setting the current command given by LabVIEW system, the converter is able to charge the Li+Fe battery with constant current and constant voltage method as well as discharge the Li+Fe battery with constant current. Operation principle of the converter and the associated loss are presented.

Dispositivos de emissão de elétrons por efeito de campo elétrico (FE - Field Emission Devices) têm sido propostos para aplicações como fontes eficientes de elétrons em nanolitografia, microscopia eletrônica, sensores microeletrônicos de vácuo, entre outras. Atualmente os sistemas tradicionais utilizados para caracterização de dispositivos FE fornecem apenas o comportamento geral da emissão de elétrons, ou seja, não permitem efetuar uma investigação mais seletiva e precisa dos centros emissores que constituem o dispositivo, durante seu funcionamento como dispositivo. Frente a esta lacuna, este trabalho propõe o desenvolvimento de um sistema de caracterização de dispositivos emissores de elétrons através do processamento de imagens integrado ao tradicional levantamento da característica corrente-tensão (I-V) do dispositivo. Tais imagens são obtidas através do impacto dos elétrons em uma tela fosforescente. A plataforma LabVIEW foi aplicada para o desenvolvimento do algoritmo de processamento dos sinais, que incorpora desde a etapa de aquisição dos dados (ou seja, medições realizadas pelos instrumentos) até a apresentação dos resultados em diferentes formatos (imagem ou representações gráficas), à escolha do usuário. O sistema desenvolvido permitiu avaliar, quantificar e identificar a distribuição da corrente de emissão em distintas regiões de interesse de amostras compostas por microestruturas ou filmes emissores de elétrons, resultando em representações gráficas bi e tridimensionais. Complementarmente, o sistema também permitiu comparar o desempenho dos dispositivos de emissão de elétrons por efeito de campo elétrico e estudar os efeitos físicos relacionados ao impacto dos elétrons em diferentes tipos de telas fosforescentes. Esta proposta resultou em uma ferramenta inovadora para análise de emissão de elétrons, com a vantagem de manter o dispositivo dentro do seu ambiente de operação, em alto vácuo, representando um grande avanço na metodologia aplicada para se obter características operacionais de dispositivos FE e proporcionando uma caracterização com qualidade superior, visto que proporcionou uma avaliação localizada dos centros emissores numa dada matriz. / Field emission devices (FE devices) have been proposed as efficient sources of electrons for applications in nanolithography, electron microscopy, microelectronic vacuum sensors, among others. Nowadays, the traditional FE characterization systems provide only information related to the general behavior of the electron emission, that is, they do not have specific tools to execute more selective and precise investigation of the emitting centers during their operation as device. As an alternative, this work proposes the development of a dedicated system for characterization of FE by integrating image processing with the traditional current-voltage (I-V) characteristics of the devices. Such images are obtained by the impact of electrons on a phosphorescent screen. The LabVIEW platform was applied to develop the algorithm of signal processing. This algorithm processes information from the data acquisition stage (instruments measurements) to the presentation of the results in different ways (image or graphical representation), according to the researcher´s choices. The developed system allowed evaluating, quantifying and identifying the emission current distribution in different regions of interest of samples composed by microstructures or thin emitting electron films, whose results could be represented in two and threedimensional graphics. Additionally, the system also allowed comparing the performance of electron emission devices by electrical field effect and studying physical effects related to the impact of electrons in different types of phosphorescent screens. This proposal resulted in an innovative tool for electron emission analysis, with the advantage of keeping the device inside its high vacuum characterization environment, which represents a significant advance in the methodology applied to obtain operational characteristics of FE devices and to provide a characterization with superior quality, since it provided a localized evaluation of the emitting centers in a given matrix.

Dispositivos de emissão de elétrons por efeito de campo elétrico (FE - Field Emission Devices) têm sido propostos para aplicações como fontes eficientes de elétrons em nanolitografia, microscopia eletrônica, sensores microeletrônicos de vácuo, entre outras. Atualmente os sistemas tradicionais utilizados para caracterização de dispositivos FE fornecem apenas o comportamento geral da emissão de elétrons, ou seja, não permitem efetuar uma investigação mais seletiva e precisa dos centros emissores que constituem o dispositivo, durante seu funcionamento como dispositivo. Frente a esta lacuna, este trabalho propõe o desenvolvimento de um sistema de caracterização de dispositivos emissores de elétrons através do processamento de imagens integrado ao tradicional levantamento da característica corrente-tensão (I-V) do dispositivo. Tais imagens são obtidas através do impacto dos elétrons em uma tela fosforescente. A plataforma LabVIEW foi aplicada para o desenvolvimento do algoritmo de processamento dos sinais, que incorpora desde a etapa de aquisição dos dados (ou seja, medições realizadas pelos instrumentos) até a apresentação dos resultados em diferentes formatos (imagem ou representações gráficas), à escolha do usuário. O sistema desenvolvido permitiu avaliar, quantificar e identificar a distribuição da corrente de emissão em distintas regiões de interesse de amostras compostas por microestruturas ou filmes emissores de elétrons, resultando em representações gráficas bi e tridimensionais. Complementarmente, o sistema também permitiu comparar o desempenho dos dispositivos de emissão de elétrons por efeito de campo elétrico e estudar os efeitos físicos relacionados ao impacto dos elétrons em diferentes tipos de telas fosforescentes. Esta proposta resultou em uma ferramenta inovadora para análise de emissão de elétrons, com a vantagem de manter o dispositivo dentro do seu ambiente de operação, em alto vácuo, representando um grande avanço na metodologia aplicada para se obter características operacionais de dispositivos FE e proporcionando uma caracterização com qualidade superior, visto que proporcionou uma avaliação localizada dos centros emissores numa dada matriz. / Field emission devices (FE devices) have been proposed as efficient sources of electrons for applications in nanolithography, electron microscopy, microelectronic vacuum sensors, among others. Nowadays, the traditional FE characterization systems provide only information related to the general behavior of the electron emission, that is, they do not have specific tools to execute more selective and precise investigation of the emitting centers during their operation as device. As an alternative, this work proposes the development of a dedicated system for characterization of FE by integrating image processing with the traditional current-voltage (I-V) characteristics of the devices. Such images are obtained by the impact of electrons on a phosphorescent screen. The LabVIEW platform was applied to develop the algorithm of signal processing. This algorithm processes information from the data acquisition stage (instruments measurements) to the presentation of the results in different ways (image or graphical representation), according to the researcher´s choices. The developed system allowed evaluating, quantifying and identifying the emission current distribution in different regions of interest of samples composed by microstructures or thin emitting electron films, whose results could be represented in two and threedimensional graphics. Additionally, the system also allowed comparing the performance of electron emission devices by electrical field effect and studying physical effects related to the impact of electrons in different types of phosphorescent screens. This proposal resulted in an innovative tool for electron emission analysis, with the advantage of keeping the device inside its high vacuum characterization environment, which represents a significant advance in the methodology applied to obtain operational characteristics of FE devices and to provide a characterization with superior quality, since it provided a localized evaluation of the emitting centers in a given matrix.