Gasimetria por Infravermelhos sem Fios

A cor do sangue varia dependendo de quanto oxigênio contém. Um oxímetro do pulso faz incidir dois feixes de luz através de um dedo (ou da orelha), um de luz vermelha e outro de luz infravermelha. Com este dois feixes é possível determinar a cor do sangue arterial. Através da ligeira variação dessa cor durante as batidas do coração é possível determinar a quantidade de oxigénio no sangue.

Objectivos:

Construção de um gasimetro por infravermelhos. Este instrumento médico é utilizado para medir a quantidade de oxigénio no sangue, o que dá informação sobre a respiração. Deseja-se que tenha a capacidade de comunicação sem fios.

Descrição:

O trabalho consiste em:

1) Estudar a técnica de oximetria arterial por infravermelhos.
- Pesquisa bibliográfica.
- Estudo da hipótese de se medirem outros parâmetros para além da concentração de oxigénio no sangue.

2) Elaboração do sistema a construir.
- Diagrama de blocos.
- Escolha dos componentes.
- Projecto do circuito eléctrico.

3) Construir um protótipo.
- Elaboração de um orçamento.
- Acquisição dos componentes.
- Desenho da placa de circuito impresso.
- Fabricação da placa de circuto impresso.
- Montagem do circuito.

4) Criação do software.
- Desenho das aplicações.
- Programação.
- Ensaio.

5) Ensaio do protótipo.
- Verificação do funcionamento.
- Correcção de falhas (eventualmente pode ter que se reprojectar e refazer o protótipo).
- Determinação das características (exactidão, precisão, etc...)

6) Elaboração de um manual de utilização.

Resultado Esperado:

Protótipo de um sistema capaz de medir a saturação de oxigénio no sangue.

Vodafone

O consumo eléctrico de uma estação de radiocomunicações é um factor importante nos custos de operação de uma rede de comunicações móveis como a da Vodafone. O conhecimento desse consumo nos diferentes equipamentos utilizados em função do tráfico permite a optimização da estação de radiocomunicações e uma redução dos custos de operação.

Objectivos:

Desenvolver um sistema que permita monitorizar de forma automática e em tempo real o consumo de cada equipamento utilizado numa estação de radiocomunicações (Equipamento de Rádio, AVAC, etc.) em função do tráfego de rádio.

Descrição:

1) Projectar o sistema automátco de monitorização.
Módulo de medida do consumo do equipamento com sensores de efeito de Hall para medida da corrente e tensão instantânea.
Módulo de medida do tráfico de rádio da estação.
Computador pessoal (PC) para controlo do sistema, recolha, processamento e armazenamento da informação.
Placa da acquisição de dados com ligação ao PC.
2) Escolha e aquisição dos componentes do sistema.
Estudo das especificações.
Recolha de orçamentos.
Escolha das melhores soluções.
Acquisição do material e equipamento.
3) Construção do sistema.
Definição da estrutura física.
Escolha da localização (acesso, segurança, condições ambientais).
Montagem.
4) Desenvolvimento do software para controlo do sistema.
Escolha e instalação da linguagem de programação (previsto o uso do LabView 8.0 National Instruments)
Projecto do software (aquisição de dados, processamento da informação, representação gráfica da informação, armazenamento da informação).
Elaboração do software.
Ensaio do software.
5) Ensaio do sistema automático.
Verificação do seu funcionamento.
Ajuste dos parâmetros de operação.
Validação das capacidades do sistema.
6) Estudo da distribuição de consumo pelos diferentes equipamentos.

Identificar percentualmente a partição dos consumos de uma BTS´s (Equipamento de Rádio, AVAC, etc.).
Estudar processos de controlo dos consumos, tecnicamente eficazes e economicamente vantajosos.
Estudar, possíveis, optimizações de distribuição de equipamentos, tendentes à redução do consumo dos mesmos.
7) Estudo do comportamento do consumo de energia eléctrica da estação de radiocomunicações em função do tráfego de rádio.

Identificar a relação entre consumo de energia vs tráfego, em cabines técnicas, só com equipamento 2G.
Identificar a relação entre consumo de energia vs tráfego, em cabines técnicas, só com equipamento 3G.
Identificar a relação entre consumo de energia vs tráfego, em cabines técnicas, com equipamento 2G/3G.
Identificar a relação entre consumo de energia vs tráfego, em equipamento Outdoor 2G.
Identificar a relação entre consumo de energia vs tráfego, em equipamento Outdoor 3G.
8) Elaboração do relatório do projecto.

Resultado Esperado:

Um sistema automático de monitorização em tempo real do consumo dos componentes de uma estação de radiocomunicações bem como do tráfego de rádio. Conjunto de recomendações com vista a optimizar o funcionamento da estação bem como diminuir os custos de operação.

Utilização de Fibras Ópticas para Medida da Deformação em Estruturas

O conhecimento do esforço mecânico a que estão sujeitas diversas estruturas como pontes, pilares de edifícios e túneis, é crucial na determinação da sua integridade e na averiguação da sua segurança. O uso de redes de Bragg (Bragg gratings) permite uma elevada sensibilidade o que melhora consideravelmente a medida da deformação. Redes de Bragg em fibra óptica são formadas por uma modulação periódica e longitudinal no índice de refracção da fibra o que provoca a reflexão da luz na fibra em um comprimento de onda específico determinado pela periodicidade da modulação. A extensão ou compressão da fibra fazem varia o comprimento de onda da luz reflectida o que permite determinar a quantidade de deformação.

Objectivos:

Construir um sistema capaz de medir a deformação de uma material utilizando uma rede de Bragg em fibra óptica. Desenvolver a electrónica que permita extrair da luz reflectida pela fibra a informação sobre a deformação mecânica.

Descrição:

O trabalho consiste em:

1) Estudar o funcionamento de sensores baseados em redes de Bragg.
2) Estudar soluções de condicionamento de sinal utilizadas para determinar a informação a partir da luz reflectida.
3) Desenhar o sistema (emissor de luz, fibra, detectores, electrónica, etc.)
4) Aquisição dos componentes necessários.
5) Montagem e ensaio do sistema.
6) Determinação das características do sistema (exactidão, precisão, etc.)
7) Elaboração de um documento que descreva o uso do sistema.

Resultado Esperado:

Sistema de medida de deformação utilizando redes de Bragg.

PASSAROLA - Dirigível Autónomo para Operações de Salvamento - Parte Robótica

O apoio, a equipas humanas de busca e salvamento, de equipas robóticas constituídas por robots aéreos e terrestres que cooperam entre si, é um dos objectivos de investigação a longo prazo do laboratório associado ISR-Lisboa. Nesse âmbito, pretende-se implementar o controlo e condução de um dirigível autónomo, já disponível, com envergadura de 4m (http://rescue.isr.ist.utl.pt/robots.php, videos em http://rescue.isr.ist.utl.pt/picsmovies.php), em ambientes interiores, com possível extensão a ambientes exteriores, e com sistema autónomo de navegação a bordo.

Objectivos:

• Conceber, desenvolver e implementar métodos de seguimento de linhas pintadas no chão, em ambientes interiores
• Conceber, desenvolver e implementar métodos de seguimento de robots em movimento no chão, em ambientes interiores
  

Descrição

Neste trabalho serão utilizados métodos de controlo baseado na identificação prévia de um modelo dinâmico do veículo (trabalho já parcialmente realizado em simulação num TFC da LEAero), e que usa, numa primeira fase, linhas pintadas no chão como trajectórias de referência, observadas por sistema de visão a bordo, passando, numa segunda fase, ao seguimento de um veículo terrestre em movimento. Todas estas componentes serão desenvolvidas e simuladas (em Matlab, mas também num modelo à escala) previamente em laboratório, através de algoritmos correndo num desktop e utilizando a câmara + o sistema de hélices do blimp.
O trabalho será desenvolvido no dirigível PASSAROLA, propriedade do ISR/IST, em linguagem C ou C++.
1ª FASE

• Estudar métodos de segmentação e seguimento de objectos numa imagem;
• Estudar trabalho anteriormente realizado relativo à modelação da dinâmica não linear do dirigível e sua linearização em torno de ponto de operação;
• Estudar métodos de controlo e condução não linear, baseados em visão;
• Conceber e implementar o seguimento visual de linhas pintadas no chão, em ambientes interiores;
• Conceber e implementar o seguimento visual de veículo em movimento no chão, em ambientes interiores;

2ª FASE

• Caso seja exequível a alteração do sistema de propulsão do dirigível de modo a este poder operar num ambiente exterior, a estudar na componente electrónica do trabalho, estudar, conceber e implementar o seguimento de trajectória 3D pré definida utilizando um sistema de posicionamento global (GPS);

Resultado Esperado:

• Métodos de controlo com visão na malha fechada para seguimento de linhas no chão e de objectos em movimento no chão implementados no hardware e software do dirigível do ISR/IST
• (a ponderar) Referidos métodos em funcionamento no dirigível, com este a voar em ambiente interior

PASSAROLA - Dirigível Autónomo para Operações de Salvamento - Parte Electrónica

O apoio, a equipas humanas de busca e salvamento, de equipas robóticas constituídas por robots aéreos e terrestres que cooperam entre si, é um dos objectivos de investigação a longo prazo do laboratório associado ISR-Lisboa. Nesse âmbito, pretende-se implementar o controlo e condução de um dirigível autónomo, já disponível, com envergadura de 4m (http://rescue.isr.ist.utl.pt/robots.php, videos em http://rescue.isr.ist.utl.pt/picsmovies.php), em ambientes interiores, com possível extensão a ambientes exteriores, e com sistema autónomo de navegação a bordo.

Objectivos:

• Conceber, desenvolver e implementar um sistema electrónico para controlo autónomo de um dirigível em ambientes interiores utilizando processamento de imagem
• Estudar a exequibilidade de alterar o sistema electrónico para controlo autónomo do dirigível em ambientes exteriores utilizando navegação por GPS e alimentação por painéis solares.

Descrição:

Neste trabalho serão desenhados e construídos circuitos electrónicos que permitam o funcionamento autónomo do dirigível. Numa primeira fase utilizar-se-á o dirigível já disponível em ambientes interiores. O sistema electrónico criado utilizará os métodos de controlo desenvolvidos na componente robótica deste trabalho. Para o efeito está previsto o uso de processadores digitais de sinal (DSP) e/ou micro controladores (PIC) para aquisição da imagem proveniente da câmara de vídeo, processamento dessa imagem, implementação do algoritmo de controlo do dirigível e condução do mesmo por actuação dos seus motores. Numa segunda fase será feito o estudo da possibilidade de utilizar o dirigível em ambientes exteriores. Para o efeito será estudada a alteração do sistema de propulsão, inclusão de um sistema de painéis solares e conjunto de baterias que permitam uma autonomia completa do dirigível e integração da informação proveniente de um sistema de posicionamento global (GPS) para uso na navegação.
1ª FASE

• Estudar o sistema utilizado actualmente para captura de imagem (câmara de vídeo, transmissão do sinal de vídeo);
• Estudar o sistema de propulsão do dirigível (motores, hélice, controlador);
• Escolha de um processador digital de sinal (DSP) capaz de adquirir as imagens de vídeo, implementar os algoritmos desenvolvidos na componente robótica deste trabalho e eventualmente controlar o sistema de propulsão. Escolha de um micro controlador que seja capaz de controlar o sistema de propulsão do dirigível caso isso não seja possível de realizar com o DSP utilizado para implementar o processamento de imagem;
• Desenho do sistema electrónico para controlo autónomo do dirigível (câmara de vídeo, DSP/PIC, controlo dos motores, alimentação, módulo de radiofrequência para monitorização remota);
• Implementação dos algoritmos de processamento de imagem e controlo desenvolvido na componente robótica no DSP;
• Construção de um protótipo do sistema electrónico;
• Ensaio no terreno do sistema completo.

2ª FASE

• Alteração do sistema de propulsão do dirigível de modo a este poder operar num ambiente exterior (estudo da exequibilidade e implementação se possível);
• Integração de um sistema de posicionamento global (GPS) para controlo do dirigível ao seguir uma trajectória predefinida (estudo da exequibilidade e implementação se possível);
• Desenvolvimento de um sistema de alimentação utilizando painéis solares e um conjunto de baterias (estudo da exequibilidade e implementação se possível).
  

Resultado Esperado:

• Sistema electrónico para controlo autónomo de um dirigível utilizando processamento de imagem.
• Estudo de exequibilidade de funcionamento do dirigível em ambiente exterior.
  

Estação Móvel para Medida da Qualidade do Ar

Controlo de um Acelerador de Partículas

Colaboração com o Instituto Tecnológico e Nuclear (ITN) na automatização do controlo de um acelerador de partículas de 2 MeV baseado na máquina de Van de Graaff.

Sismógrafos de Fundo Marinho

Colaboração com o Centro Tecnológico de Vilanova i la Geltru da Universidade Politécnica da Catalunha, Barcelona, Espanha, na optimização dos sistemas de aquisição de dados utilizados em medidas efectuadas por sismógrafos de fundo marinho.

Medidas em Transformadores no LABELEC (EDP)

Muitos transformadores de distribuição utilizados pela EDP na sua rede de distribuição de energia eléctrica, têm sofrido avarias inexplicáveis. Suspeita-se que essas avarias sejam causadas por descargas eléctricas atmosféricas. Para tentar perceber o efeito que elas têm nos transformadores é necessário desenvolver um modelo para os mesmos. O primeiro passo nesta tarefa foi a realização de medidas experimentais de modo a obter dados sobre o seu funcionamento. Utilizando um analisador de redes HP 4195A, foram caracterizados completamente dois transformadores de distribuição de 100 kVA e de 630 kVA numa gama de frequências de 50 Hz a 2 MHz. Encontra-se agora, no LABELEC (o laboratório de estudos, desenvolvimento e actividades laboratoriais da EDP) na fase de desenvolvimento do modelo teórico que permitirá no futuro estudar o comportamento dos transformadores quando atingidos por descargas eléctricas.

Gestão de Emergência Medica Informatizada

De Junho de 1997 a Dezembro de 1998 foi investigador no projecto europeu "Health Emergency Management and Coordination Through Telematic Operational Resources (HECTOR)", "Programme Telematics Applications" da Comunidade Europeia no âmbito do subcontracto efectuado entre o Instituto Nacional de Emergência Médica e o Instituto de Telecomunicações. Foi desenvolvido um sistema, denominado GEMI ("Gestão de Emergência Medica Informatizada"), que permite a transmissão de dados entre o INEM e os Hospitais de modo a efectuar uma melhor gestão dos recursos disponíveis, nomeadamente a gestão das camas disponíveis nas unidades hospitalares de modo a encaminhar os doentes transportados pelas ambulâncias do INEM para os hospitais apropriados.

New Measurement Methods in Analog to Digital Converters Testing

Entre 2000 e 2003 foi investigador no projecto POCTI/32698/ESE/2000, intitulado "New Measurement Methods in Analog to Digital Converters Testing", financiado pela FCT, que decorreu no Instituto de Telecomunicações. O projecto foi classificado como "Excelente" pelo painel de avaliação e o programa de trabalhos teve como assunto principal o estudo de novos métodos de caracterização de conversores analógico-digitais.

Comando duma Coluna Ressonante Triaxial

Projecto e construção duma placa de circuito impresso para Computador Pessoal e desenvolvimento dos programas para comando duma coluna ressonante triaxial usada para o ensaio de solos pela Secção de Geotecnia do Departamento de Engenharia Civil do Instituto Superior Técnico.

Colaboração com a Universidade Pública de Navarra

Ensaio de dois conversores analógico/digitais desenvolvidos e construídos no Departamento de Engenharia Eléctrica e Electrónica da Universidade Pública de Navarra, Espanha.

Medida de Ruído para Caracterização de Multicamadas de Filmes Finos

Colaboração com o Instituto de Engenharia de Sistemas e Computadores (INESC) na medida de ruído para caracterização de multicamadas de filmes finos destinados à produção de memórias não voláteis e de cabeças de leitura de disco.

Simulação e Caracterização de Componentes Electrónicos e Optoelectrónicos

De 1997 a 2000 foi investigador no projecto PRAXIS XXI, 2/2.1/TIT/1591/95, intitulado "Simulação e Caracterização de Componentes Electrónicos e Optoelectrónicos", financiado pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT), que decorreu no Instituto de Telecomunicações.

Caracterização de conversores analógico-digitais

De 1999 a 2001 foi investigador no projecto PRAXIS XXI, P/EEI/13170/1998, intitulado "Caracterização de conversores analógico-digitais", financiado pela FCT, que decorreu no Instituto de Telecomunicações. O projecto foi classificado como "Excelente" pelo painel de avaliação e o programa de trabalhos incluiu o desenvolvimento de novas técnicas de caracterização de conversores, nomeadamente por utilização de ruído gaussiano como sinal de estímulo para o ensaio do histograma e por aplicação de transformadas de Walsh para levar a cabo a determinação de modulação interbit.

Ensaio de Módulos de Aquisição de Dados para Detectores de Partículas

Colaboração com o Departamento de Física da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra no ensaio de módulos de aquisição de dados para detectores de partículas.

Módulo Educacional para Analisador de Espectros Superheterodino

O trabalho consiste em:
1) Projectar o módulo educacional.
- Definir as capacidades a desenvolver.
- Definir os módulos a projectar e as suas caracteristicas.
- Desenhar o esquema eléctrico.
- Escolher os componentes a utilizar.
2) Construir um protótipo.
- Elaboração de um orçamento.
- Acquisição dos componentes.
- Desenho da placa de circuito impresso.
- Fabricação da placa de circuto impresso.
- Montagem do circuito.
3) Ensaio do protótipo.
- Verificação do funcionamento.
- Correcção de falhas (eventualmente pode ter que se reprojectar e refazer o protótipo).
4) Elaboração de um manual de utilização.

New Error Correction Techniques for Digital Measurement Instruments

Desde Fevereiro de 2004 é investigador no projecto POCTI/ESE/46995/2002, intitulado "New Error Correction Techniques for Digital Measurement Instruments", financiado pela FCT por um período de três anos, que decorre no Instituto de Telecomunicações. O projecto foi classificado como "Excelente" pelo painel de avaliação da FCT para a Área Científica de Engª Electrotécnica e Informática - Electrónica, Microelectrónica, Sistemas Eléctricos e Energia.

Calibração de Instrumentos de Medida Utilizando Técnicas de Visão por Computador

Sistema constituido por uma câmara de vídeo, uma placa de aquisição de imagem e um calibrador controlado por GPIB. Permite calibrar aparelhos de medida analógicos e digitais que não possuem uma interface digital. A imagem do mostrador do aparelho a calibrar é processada utilizando técnicas de processamento de imagem para determinar a indicação do aparelho quando excitado com um sinal conhecido proveniente do calibrador. Isto permite ter um sistema completamente automático que permite a verificação dos erros de medida dos instrumentos de forma fiável, rápida e de baixo custo.

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Calibração de Instrumentos de Medida Utilizando Técnicas de Visão por Computador

Sistema constituido por uma câmara de vídeo, uma placa de aquisição de imagem e um calibrador controlado por GPIB. Permite calibrar aparelhos de medida analógicos e digitais que não possuem uma interface digital. A imagem do mostrador do aparelho a calibrar é processada utilizando técnicas de processamento de imagem para determinar a indicação do aparelho quando excitado com um sinal conhecido proveniente do calibrador. Isto permite ter um sistema completamente automático que permite a verificação dos erros de medida dos instrumentos de forma fiável, rápida e de baixo custo.

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Test Ramp Vernier de Conversores Analógico-Digitais

Desenvolvimento de um método de ensaio de conversores analógico digitais, denominado Ramp Vernier, que permite determinar a função de transferência estática dos conversores de forma rápida e barata quanto comparada com métodos tradicionais de caracterização estática pois não requer tanto tempo para os gerador de sinal estabilizar e pode ser efectuado com geradores de sinais de baixo custo e mesmo assim obtem-se elevada exactidão.

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