SISTEMAS ELETRÔNICOS

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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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

Equipe: Prof. Marlio Bonfim.
Ementa: A engenharia se faz cada dia mais presente na área médica, seja auxiliando com instrumentação e equipamentos ou criando soluções como próteses e órgãos artificiais. A área de próteses tem tido avanços significativos para tornar a vida das pessoas mais fácil ou reparar alguma deficiência. Com esse intuito temos as próteses miolétricas, as quais são controladas pelo paciente através de sensores sobre a pele. Qualquer movimento muscular voluntário é precedido por impulsos elétricos provenientes dos neurônios motores e que são aplicados na periferia das fibras musculares. O processo de eletromiografia coleta parte destes potenciais elétricos gerados nas contrações das fibras musculares através de eletrodos colocados em posições especificas de acordo com os músculos ou grupos musculares responsáveis pelo movimento. Mesmo quando se perde um membro e musculatura associada, ainda é possível captar os impulsos elétricos que originariam o movimento muscular, de modo a serem aplicados no acionamento de uma prótese. Desta forma, os sinais elétricos captados pelos eletrodos são tratados e transmitidos para o sistema de controle de prótese, que através de sua programação aciona os servomotores para realizar os movimentos desejados. Este projeto tem como objetivo coletar e tratar os sinais da eletromiografia para que sejam aplicados a uma prótese de mão feita em impressora 3D, visando a reprodução dos movimentos do membro perdido através de servomecanismos compactos alimentados por bateria e gerenciados por microcontroladores. Busca-se o desenvolvimento de uma prótese de baixo custo, possibilitando uma maior disseminação social da tecnologia.

Equipe: Prof. Marlio Bonfim.
Ementa: A Eletrônica de Spin ou Spintrônica é uma ciência que trata primordialmente das interações eletrônicas com materiais magnéticos, onde é importante não só a corrente de elétrons mas também seu estado de spin. Esta ciência tem se desenvolvido a grande velocidade nos últimos anos, em função do crescente interesse nos estudos fundamentais assim como nas suas aplicações tecnológicas. Dentre essas aplicações destacam-se as MRAM’s, memórias magnéticas com propriedades de não volatilidade e alta velocidade de acesso, que prometem um avanço significativo no segmento de armazenamento de dados num futuro próximo. Aspectos teóricos e experimentais da Spintrônica são foco da presente pesquisa, visando a uma melhor compreensão e consolidação do conhecimento. Particularmente a dinâmica envolvida nas transições de spin e domínios magnéticos são analisadas nesta pesquisa, pois a frequência de operação dos dispositivos spintrônicos está intimamente relacionada com esta dinâmica.

Equipe:Prof. Eduardo Parente Ribeiro.
Ementa: O presente projeto visa pesquisar e desenvolver dispositivos eletrônicos para monitoramento de variáveis físico-químicos em rios, lagos ou mar. Os dispositivos devem realizar eletronicamente o condicionamento dos sinais provenientes de sensores e digitalizá-los para transmissão por sistemas de rádios para estação receptora em terra. Planeja-se estudar e aprimorar protocolos de redes de sensores sem fio para realizar a comunicação dos dados. Prevê-se a transmissão de diversos tipos de sinais das variáveis medidas, além de imagem e vídeo do local monitorado. Também será realizado estudo e desenvolvimento de técnicas para redução do consumo energético dos dispositivos para aumentar a período de funcionamento com bateria e o provimento de energia a partir de fontes como sol, vento, ondas ou outras formas alternativas.

Equipe:Prof. César Augusto Dartora.
Ementa: Este projeto busca tem duração prevista para 5 (cinco) anos e prevê o estudo dos efeitos de escala, dimensionalidade e simetrias de calibre em matéria condensada, e mais especificamente em nanoestruturas e polímeros orgânicos. De forma geral são objetivos do presente projeto o estudo de dinâmica de transporte de carga e spin em nanoestruturas e no grafeno, busca por analogias ópticas para o grafeno e estudo e aplicação de polímeros em estruturas fotovoltaicas. No presente plano de trabalho propomos estudar adicionalmente extensões da teoria de férmions de Dirac em dimensões fractais, bem como procurar compreender e aplicar o princípio de gauge aos operadores fracionários. Sabe-se que as derivadas fracionárias, diferentemente das derivadas inteiras, tem o caráter não-local intrinseco, o que pode apresentar consequências na mecânica quântica. A identificação de sistemas que podem ser compreendidos mais facilmente através de geometrias fracionárias, e eventualmente o estudo de efeito de escala, autossimilaridade e renormalização também serão buscados. Somem-se a esses objetivos gerais, a continuidade na formação de recursos humanos, através da orientação de teses de doutorado e dissertações de mestrado, nos programas de Engenharia e Ciência de Materiais (PIPE/UFPR) e Engenharia Elétrica (PPGEE/UFPR), bem como produção de artigos de ensino e divulgação científica. Finalmente, a aquisição de um sistema de criogenia, atualmente instalado no Laboratório de Magnetismo, Medidas e Instrumentação (LAMMI) da UFPR, através de projeto contemplado na Chamada Universal - MCTI/CNPq No 14/2013, sob o número CNPq 471521/2013-2, permite a realização de estudos experimentais de medidas elétricas e magnéticas em baixas temperaturas, o que pode ser explorado na orientação de teses e dissertações.

Equipe: Prof. Gustavo Henrique da Costa Oliveira e Prof. Gideon Villar Leandro.
Ementa: O objetivo deste projeto é investigar problemas atuais dentro do campo de sistemas dinâmicos, em particular, nas áreas de sistemas de controle avançados e métodos de identificação de sistemas. São desenvolvidas novas técnicas e também realizados estudos de caso para aplicações em situações reais. No que diz respeito aos sistemas de controle, todas as etapas para são abordadas, como modelagem, síntese do controlador, análise de desempenho e implementação prática dos algoritmos. Estudam-se métodos classificados como controle preditivo, controle robusto e controle baseado em derivadas de ordem não inteira (ordem fracionárias). No que diz respeito a identificação de sistemas, são aplicados métodos nos domínios do tempo e da frequência, algoritmos com bases de funções ortonormais e métodos vector-fitting e subespaços. Neste projeto, dá-se ênfase em questões teóricas fundamentais como também em aplicações práticas relacionados com diferentes áreas da engenharia..
Palavras-chaves: identificação de sistemas, controle de processos, controle avançado, sistemas dinâmicos, industria petroquímica, controle de velocidade e freqüência, smart grids.

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.

Equipe: Prof. Leandro dos Santos Coelho.
Ementa: Este projeto tem por objetivo propor e validar abordagens inovadores de inteligência artificial incluindo metaheurísticas de otimização e paradigmas eficientes de aprendizado de máquina abrangendo modelos de aprendizado profundo (deep learning), árvores de decisão, máquinas de vetores de suporte, entre outras. Em termos de áreas de aplicação, o foco é a resolução de problemas de otimização, regressão, previsão, classificação e agrupamento de dados (data clustering) em áreas tais como robótica, sistemas elétricos de potência, finanças, interface cérebro-máquina, neurociências, controle de processos e processamento de imagens.
Palavras-chave: Inteligência artificial, Metaheurísticas de otimização, Aprendizado de máquina, Aprendizado profundo, Redes neurais artificiais, Sistemas fuzzy, Identificação de sistemas, Previsão de séries temporais, Controle de processos, Processamento de imagens.

Equipe: Prof. Gustavo Henrique da Costa Oliveira.
Ementa: Microrredes são definidas com um grupo, controlado como um ambiente único, de recursos distribuídos de energia, podendo incluir fontes renováveis de energia e sistemas de armazenamento de energia. Isso tudo fornecendo energia para cargas locais e ou para o resto do sistema elétrico. São sistemas com diversas malhas de controle para suas fontes de energia, funcionando em vários níveis hierárquicos. Alguns são formadores de rede e mantém variáveis como tensão e frequência nos níveis desejados. Outros são seguidores de rede e funcionam como fonte de corrente controlada. Este ambiente é ideal para o desenvolvimento e aplicação de novos métodos de controle devido a sua complexidade e relevância no contexto atual, sendo este o principal objetivo deste projeto. Sendo este um desdobramento de projeto P&D desenvolvido na UFPR, tem-se também como meta a utilização do benchmark UFPR em seus estudos práticos.