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SISTEMAS ELETRÔNICOS

Circuitos e Instrumentação Eletrônica

Título: Estudo da Dinâmica Quântica em Grafenos, Análogos Ópticos, Polímeros e Sistemas Nanoestruturados.

Equipe: Prof. César Augusto Dartora (Coordenador), Prof. Guillermo Gerardo Cabrera (UNICAMP), Kleber Z. Nóbrega (UFMA), Dante Homero Mosca, Claudia E. B. Marino.
Ementa: O carbono, pertencente à Família IV-A da tabela periódica, é possivelmente o mais versátil dos elementos devido à sua imensa capacidade de, através da hibridização nas formas sp, sp2 e sp3, produzir a conformação geométrica da camada de valência mais adequada à formação de ligações químicas nas circunstâncias dadas, podendo formar desde sólidos cristalinos até os mais variados gases, passando pelas fases amorfas e poliméricas, sendo ainda o elemento essencial da química orgânica. Para citar dois exemplos relevantes , na hibridização sp2 os átomos de carbono formam uma rede hexagonal de empacotamento que dá origem ao grafite, em geral quebradiço e com boas propriedades condutoras para a eletricidade, ao passo que o arranjo tetraédrico, devido à hibridização sp3, resulta no diamante, material de alta dureza e excelente isolante. No grafeno, um alotropo bidimensional do carbono com rede cristalina do tipo colméia, os elétrons se comportam como férmions de Dirac sem massa, emulando assim o comportamento de partículas relativísticas em 1+2 dimensões. No presente projeto, além do estudo de simetrias de calibre e supersimetrias aplicados à matéria condensada, permitindo assim definir rigorosamente a densidade de corrente de carga e spin, propomos estudar a dinâmica quântica dos elétrons no grafeno, sob a ação de estímulos externos arbitrários, através de métodos analíticos e/ou simulação computacional da equação de Dirac. Além disso, a existência de análogos ópticos será investigada e adicionalmente, serão considerados modelos simples para o estudo das bandas de energia, fotocondutividade e transições de fase estruturais e/ou de propriedades em polímeros ou sua estruturação em camadas com potenciais aplicações em dispositivos fotovoltaicos. Estudos teórico-experimentais envolvendo a caracterização elétrica e magnética de materiais, utilizando as facilidades do Laboratório de Magnetismo, Medidas e Instrumentação (LAMMI), podem ser realizados em baixas temperaturas, através de sistema de criogenia com temperatura de base de 9K, que foi adquirido através da Chamada Universal, sob o número CNPq 471521/2013-2. Este projeto está vinculado à bolsa de Produtividade em Pesquisa processo 301894/2014-0.

Título: Pesquisa e Desenvolvimento em Instrumentação.

Equipe: Prof. Eduardo Parente Ribeiro, Prof. Marlio do Couto Bonfim, Profª. Giselle Lopes Ferrari Ronque e Prof. André Mariano.
Ementa: Este projeto visa a pesquisa e o desenvolvimento de sistema de instrumentação para o monitoramento de sinais com aplicação na industria, meio-ambiente e na área médica. Diversos tipos de sensores podem ser utilizados para a transdução dos sinais de interesse. O condicionamento eletrônico e posterior conversão analógico-digital é aplicado para o processamento digital dos sinais. Este projeto engloba o estudo de todas as etapas do desenvolvimento desses sistemas de instrumentação.

Título: Concepção de Circuitos e Sistemas Integrados.

Equipe: Prof. André Mariano, Prof. Márlio Bonfim, Prof. Oscar Gouveia Filho, Prof. Bernardo R. B. de Almeida Leite.
Ementa: Este projeto visa o desenvolvimento de circuitos e sistemas eletrônicos nos segmentos da eletrônica analógica, mista, digital e rádio-frequência (RF). O objetivo será de contribuir para o desenvolvimento de soluções inovadoras que possibilitem a melhoria do desempenho dos sistemas integrados compatíveis com a evolução das tecnologias de integração. Este projeto engloba tanto as soluções completamente integradas (fabricação em substrato de silício) quanto às soluções embarcadas utilizando dispositivos integrados programáveis. Estes últimos constituem uma etapa importante para a validação de soluções digitais antes da integração total do sistema em CIs.
Palavras-chave: microeletrônica, design de circuitos integrados, VLSI, tecnologia MOS, circuitos “low-power”, FPGA, linguagem de descrição de hardware (HDL).

Título: Redes de Sensores sem Fio.

Equipe: Prof. André Mariano, Prof. Eduardo Parente Ribeiro, Prof. Giselle Lopes Ferrari Ronque, Prof. Oscar Gouveia Filho, [[|Prof. Evelio M. G. Fernández, Prof. Bernardo R. B. de Almeida Leite.
Ementa: Este projeto visa o estudo e aplicação dos diferentes sistemas rádio-frequência (RF) dedicados as redes de sensores. Os principais aspectos a serem abordados são a compatibilidade entre os diferentes sistemas RF, o diagnóstico de sistemas complexos, a otimização do consumo de potência, a topologia das redes, a configuração avançada de dispositivos e o desenvolvimento de ferramentas de auxílio ao projeto de redes sem fio.
Palavras-chave: Wireless Sensor Network, comunicação sem fio, circuitos low-power, ZigBee.

Título: Veículos aéreos não tripulados (VANTs).

Equipe: Prof. Marlio Bonfim, Prof. Gideon Villar, Prof. Eduardo Parente Ribeiro.
Ementa: Esta linha de pesquisa visa ao desenvolvimento e aprimoramento de técnicas de controle voltadas à dirigibilidade de VANTs com propulsão elétrica. O desenvolvimento de um VANT voltado à agricultura de precisão está em andamento, cujo objetivo principal é a aquisição de imagens e vídeos de alta resolução. Estão sendo testadas várias técnicas de controle, dentre elas o PID convencional e o PID adaptativo utilizando lógica Fuzzy. O protótipo de um VANT funcional está em fase final de desenvolvimento, sendo que a continuidade do trabalho focará principalmente melhorias no sistema de controle de modo a torná-lo mais robusto.

Título: Desenvolvimento de um Analisador não Invasivo de Icterícia Neonatal.

Equipe: Prof. Marlio Bonfim, Profa. Gisele Lopes Ferrari, Profa. Monica Cat e Prof. André Mariano.
Ementa: Dentre os problemas de saúde que atingem os recém-nascidos nos primeiros dias destaca-se a icterícia neonatal, causada pelo excesso de bilirrubina no sangue e ocorre em cerca de 80% dos recém-nascidos. O excesso de bilirrubina, se não tratado a tempo, pode causar danos irreversíveis ao neonato, como anomalias físicas, cegueira e perda de audição. Este projeto visa ao desenvolvimento de um analisador não invasivo de icterícia neonatal que se baseia na refletância da luz pela pele, analisada através do espectro óptico obtido através da emissão e recepção de quatro feixes de luz em diferentes comprimentos de onda. Cada cor da luz incidente é refletida pela pele com diferentes intensidades, dependendo de fatores como a pigmentação e o nível de bilirrubina no sangue. Através de uma análise e processamento do sinal de refletância para as várias cores da medida, é possível determinar o nível de bilirrubina no paciente. Um protótipo deste sistema já foi desenvolvido e teve seu funcionamento comprovado através de medidas comparativas realizadas em diversos neonatos no Hospital de Clínicas da UFPR. O andamento do projeto se dará em duas linhas:
1) aprimoramento do protótipo existente;
2) desenvolvimento de um novo sistema de medida sem contato.

Título: Projeto de circuitos integrados e componentes passivos para sistemas de comunicação sem fio.

Equipe: Prof. Bernardo R. B. de Almeida Leite.
Ementa: Este projeto de pesquisa se estrutura especialmente em torno do projeto de circuitos integrados para aplicações sem fio. O estudo, a especificação, o projeto, a simulação, a implementação física, e o teste de circuitos de radiofrequência e mistos em tecnologias CMOS serão realizados, com a aplicação de soluções inovadoras visando à otimização de seus desempenhos. Ainda, serão assim abordados o estudo, projeto, simulação eletromagnética e modelagem de componentes passivos como linhas de transmissão, indutores, transformadores, baluns e combinadores de potência em tecnologias avançadas de silício.

Título: Desenvolvimento de Sistemas e Arquiteturas de Rádio Frequência para Comunicação sem Fio.

Equipe: Prof. Luis Henrique A. Lolis.
Ementa: Esse projeto visa propor soluções a nível de sistemas para transmissores e receptores de Radiofreqüência (RF) flexíveis e capazes de se adaptar às diferentes normas bem como fio fazer uso otimizado e oportunista do canal de comunicação. As atividades englobam propor, dimensionar, modelar e simular essas arquiteturas de transmissores e receptores RF. Os blocos constituintes dessas arquiteturas são especificados de acordo com as diferentes normas e poderão ser posteriormente desenvolvidos dentro do projeto de Concepção e Circuitos e Sistemas Integrados. Pretende-se alcançar dois objetivos principais: também aumentar a eficiência energética na transmissão de dados através de um desempenho configurável do receptor e que o mesmo seja compatível com múltiplas normas de comunicação. Técnicas inovadoras como por exemplo o processamento do sinal no tempo discreto com capacitores chaveados e filtragem imagem através do processamento de sinais analíticos (sinais complexos) aparecem como soluções mais adaptadas a miniaturização das tecnologias integradas.

Título: Estudo da Interferência Eletromagnética em Fontes de Alimentação Chaveadas.

Equipe: Prof. Marlio Bonfim, Prof. João Américo, Prof. Wilson Artuzi.
Ementa: A interferência eletromagnética (EMI) presente nas Fontes de Alimentação Chaveadas e nos Inversores de Frequência podem prejudicar sua operação, gerando instabilidades no sistema de controle, reduzindo o rendimento e comprometendo sua vida útil. A distribuição dos elementos de chaveamento (transistores) e dos elementos magnéticos na placa, bem como o layout do circuito impresso são fatores decisivos para reduzir o efeito da EMI. O trabalho proposto pretende investigar como a disposição dos semicondutores e dos elementos magnéticos na placa de circuito impresso alteram o efeito da EMI, possibilitando dispor esses componentes de forma a minimizar essas interferências. Para esse estudo serão realizadas simulações eletromagnéticas utilizando métodos de elementos finitos no domínio do tempo (FETD), que serão validadas através de medidas experimentais em circuitos.

Controle e automação

Título: Desenvolvimento de Métodos de Identificação e Controle para Sistemas Complexos.

Equipe: Prof. Gustavo Henrique da Costa Oliveira e Prof. Gideon Villar Leandro.
Ementa: Este projeto tem por objetivo analisar e desenvolver métodos de identificação e controle para sistemas complexos, e aborda aspectos fundamentais em modelagem, análise, síntese e implementação de sistemas de controle avançado em malha-fechada. Os trabalhos levam em consideração a aplicabilidade dos métodos e características específicas da dinâmica dos processos a serem controlados, como: incertezas, não-linearidades, restrições no controle e na saída. Ênfase é dada às questões teóricas fundamentais e suas aplicações. No atual momento, tem-se dedicado a aplicações nas áreas de Petroquímica e Sistemas de Potência.
Palavras-chaves: identificação de sistemas, controle de processos, controle avançado, sistemas dinâmicos, industria petroquímica, controle de velocidade e freqüência, smart grids.

Título: Otimização e Diagnostico de Sistemas Utilizando Metaheurísticas.

Equipe: Prof. Gideon Villar Leandro.
Ementa: Este projeto visa a elaboração de modelos matemáticos de sistemas de tempo contínuo e a eventos discretos, cujas dinâmicas em muitos casos dependem do homem e suas decisões. Ele tem por objetivo analisar e simular, especialmente com uso de métodos numéricos e experimentais, os sistemas cujas dinâmicas são regidas pelo tempo ou por eventos. Ênfase é dada às questões teóricas fundamentais e suas aplicações. Atualmente estão sendo desenvolvidos algoritmos e aplicativos para simulação numérica e otimização de sistemas em diversas áreas.
Palavras-chaves: sistemas a eventos discretos, controle inteligente, redes neurais, lógica fuzzy, algoritmos evolutivos, sistemas híbridos.

Título: Metaheurísticas da computação natural aplicadas à modelagem, controle e otimização de sistemas.

Equipe: Prof. Leandro dos Santos Coelho.
Ementa: Este projeto tem por objetivo propor e validar novas metaheurísticas da Computação Natural (abrange a área de Inteligência Artificial em sentido mais amplo) combinadas com abordagens da Computação Quântica e Teoria do Caos no âmbito de aplicações em controle de processos não-lineares, biomecânica esportiva (foco em natação competitiva), identificação de sistemas não lineares, robótica e engenharia de confiabilidade de sistemas.
Palavras-chave: inteligência artificial, redes neurais artificiais, sistemas fuzzy, algoritmos evolutivos, inteligência de enxames, computação quântica, teoria do caos, sistema de controle, biomecânica esportiva, engenharia de confiabilidade, identificação de sistemas.


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