O objectivo deste trabalho é o desenvolvimento de um sistema simples de medida da velocidade de detonação de explosivos condensados.Esta velocidade é conseguida através da utilização de um sistema opto-electrónico,em que este faz uma medição discreta por imersão de duas ou mais fibras ópticas na emulsão explosiva. Cada fibra transmite a radiação proveniente da frente de detonação, conectada através de uma ligação SMA(SubMiniature version A) a um fotodíodo. Este constitui o conversor opto electrónico com 8 canais e converte o sinal óptico em sinal eléctrico. Cada sinal é analisado pelo osciloscópio que mede o tempo entre os sinais ópticos. O modelo simples da detonação foi utilizado com o fim de determinar quais os parâmetros relevantes. A velocidade de detonação foi admitida como o mais importante. Para a sua medição procedeu-se à montagem experimental de componentes num circuito electrónico. Os sensores foram seleccionados de entre os disponíveis no mercado. Como o tempo de resposta de um sensor fotodíodo, montado em circuito resistência/condensador, depende do condensador aplicado no circuito, foi feito um estudo de optimização do seu valor, utilizando um gerador de luz pulsada. Finalmente, o sistema de medida produzido, foi aplicado em medidas de velocidade de detonação de um explosivo do tipo emulsão e discutidos os resultados.Os resultados comprovaram a validade deste método para a medida de velocidade de detonação com a utilização de fibras ópticas, bem como a sua precisão.

This paper describes a visible light position system relying on a single transmitter to infer position information. The system adopts a reverse trilateration scheme, where a set of three photodiodes is employed to estimate the position. The reverse trilateration scheme adopted for this system, yields to a very simple mathematical framework, suitable for low power and low complexity systems. The position information is inferred through Rx signal strength, without the need for sophisticated angle measurements or precise synchronization as is the case in angle of arrival and time difference of arrival systems. Simulation results show that the proposed system shows high susceptibility to noise, thus requiring high signal to noise ratios in order to achieve low positioning errors.

This dissertation is addressed to location systems in indoor environments using artificial light source, based in off-the-shelf light emitting diodes, and visible light communication. It emphasizes the study of the light behaviour travelling through space and the design of a current LED driver capable of producing pulsed light. Nowadays, most of the traditional lighting systems are being replaced by LED lighting due to their energy efficiency. A study over artificial light sources is performed, specially photometry measures and their optoelectronic properties. A lighting project has been developed to adapt a dark room with the European lighting standards regulation, that follows a traditional lighting project. A linear LED current driver has been designed for regulation of LED current, continuous or pulsed mode, which allows dimming of light intensity. Light modulations have been studied for low bandwidth visible light communication system to be implemented with a microcontroller acting directly on the current that passes through the LED. The built lighting system allows, when communicating, modulation of each LED identification number through light, while performing the basic need of illumination. The modulated signals are received by photo detectors, photo diodes or image sensor (camera), which receives the signal, extracts the ID, and have the ability to measure a relative distance to the emitters, using power reception (photo diodes) or image deformation of image sensors. The adaptation of a dark room in Integrated Circuit Systems laboratory of Instituto de Telecomunicações in Aveiro, meets the necessary requirements for implementation and validation of VLP in real environments.

O presente trabalho teve o objetivo de testar um método de medição de velocidade de propagação de chama em dutos fechados utilizando fotodiodos. A bancada experimental é constituída por 3 módulos. Somente o primeiro módulo foi utilizado para a análise desse trabalho. A bancada experimental para estudo de propagação de chamas está disponível no Laboratório de Combustão do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). Propôs-se um método para a aquisição da velocidade de propagação da chama que tem potencial de capturar deflagrações e detonações, dependendo da velocidade de aquisição disponível. O método consistiu em usar fotodiodos, ligados a um osciloscópio, para capturar a passagem da chama. O osciloscópio faz a leitura da variação de tensão resultante da passagem da chama. As misturas estudadas foram ([50% CH4 + 50% H2] + Ar), (CH4 + Ar), (CH4 + 10% He + Ar) e ([15% CH4 + 85% H2] + 20% He + Ar). No primeiro módulo, a velocidade da chama cresce quase que linearmente, os resultados se mostraram coerentes com a que se encontra na literatura e com testes realizados anteriormente na mesma bancada utilizando uma câmera de vídeo de alta velocidade. Os resultados apresentados demonstram velocidades máximas de aproximadamente 2 metros por segundo e apresentam aceleração positiva. As misturas que são compostas em parte por Hélio demonstraram velocidade máxima menor que as demais misturas e apresentaram a desaceleração e inversão de frente de chama ainda no intervalo de estudo da janela 1.

Este trabalho apresenta a construção de um protótipo de dosímetro de raio X, baseado na tecnologia de PIN fotodiodo, assim como seus esquemas elétricos, resultados experimentais em raio X e sua calibração. O circuito consiste basicamente em um amplificador operacional, capacitor para integração da dose no dispositivo e circuitos auxiliares para prevenção contra ruídos e curto-circuitos e sistema de leitura das informações. Os resultados das medições apontam que dentro da faixa de energia utilizada em hospitais, as medições se mostraram proporcionais (a menos de alguns ajustes nas proporções) e com poucas variações para as repetições de medidas.

O presente trabalho trata do desenvolvimento de uma bancada experimental para medição de radiação incidente, irradiância, na circunferência de um tubo, simulando as condições de coletores solares de tubos evacuados e podendo ser ajustada para diferentes configurações de medição para extrapolar as condições de análise. O trabalho consiste das seguintes etapas: calibração dos sensores, projeto e fabricação de dispositivos, montagem e instrumentação, finalizando com os testes e análise dos resultados. Os resultados de radiação incidente no tubo aqui apresentados mostram-se coerentes qualitativamente. Com relação aos ajustes geométricos possíveis da bancada, estes atendem aos requisitos de projeto. Além disso, a análise dos resultados dos testes iniciais de medição da radiação mostra que a medição através de fotodiodo deve ser acompanhada de medição de temperatura no mesmo, ainda mais em um sistema onde não se tem temperatura igual em todos os sensores. Além disso, é necessário atentar para o material dos componentes fabricados por impressão 3D, visto que podem modificar a geometria se não for feito um controle adequado de temperatura do sistema.

This paper discusses the photodiode capacitance dependence on imposed light and applied voltage using different devices. The first device is a double amorphous silicon pin-pin photodiode; the second one a crystalline pin diode and the last one a single pin amorphous silicon diode. Double amorphous silicon diodes can be used as (de)multiplexer devices for optical communications. For short range applications, using plastic optical fibres, the WDM (wavelength-division multiplexing) technique can be used in the visible light range to encode multiple signals. Experimental results consist on measurements of the photodiode capacitance under different conditions of imposed light and applied voltage. The relation between the capacitive effects of the double diode and the quality of the semiconductor internal junction will be analysed. The dynamics of charge accumulations will be measured when the photodiode is illuminated by a pulsed monochromatic light.

O ser humano distingue-se dos outros seres vivos por uma ímpar capacidade intelectual. O funcionamento do cérebro foi, desde sempre, um dos grandes focos do estudo científico, e o desenvolvimento tecnológico tem vindo a fornecer ferramentas inovadoras para o estudo do mesmo. O desenvolvimento das tecnologias de manipulação de micro-organismos criou as condições necessárias para o aparecimento da optogenética, consistindo na utilização de vetores virais para a alteração das células neuronais, tornando-as sensíveis à luz. Assim, é possível usar sinais óticos para a estimulação ou inibição da atividade neuronal. O objetivo desta dissertação é o desenvolvimento de um fotodetetor para integração numa sonda neuronal flexível. Desta forma, pretende-se desenvolver um processo de fabrico simples, de baixo custo, e compatível com os processos de microfabricação envolvidos no fabrico de uma sonda neuronal. Foram desenvolvidos fotodetetores baseados em filmes finos de óxidos de estanho (SnOx) e de silício amorfo (a-Si), nomeadamente junções p-n e p-i-n. O fotodíodo de junção p-n foi implementado considerando um filme fino de n-SnOx e um filme fino de p-SnOx. O fotodíodo de junção p-i-n foi fabricado considerando um filme fino de n-SnOx, um filme fino de a-Si e um filme fino de p-SnOx. As estruturas fabricadas foram caracterizadas em termos de responsividade e velocidade de resposta. Os fotodíodos de junção p-n e p-i-n revelaram picos de responsividade de 2,01 μA/W e 2,82 μA/W nos 572 nm, respetivamente. Relativamente à velocidade de resposta, o fotodíodo de junção p-n apresentou um tempo de subida (rise time) de 33,3 s e um tempo de descida (fall time) de 25,8 s, e o fotodíodo de junção p-i-n apresentou um tempo de subida (rise time) de 0,203 s e um tempo de descida (fall time) de 0,312 s. Assim, o fotodíodo de junção p-i-n revelou-se mais adequado para uma aplicação optogenética, devido à sua velocidade de resposta superior. Para além dos fotodetetores, foram também fabricadas sondas neuronais baseadas em poliimida fotossensível, providas de microelétrodos de platina, pistas e contactos metálicos. O encapsulamento das sondas foi realizado com a mesma poliimida fotossensível. As sondas foram fabricadas usando dois equipamentos distintos, um mask aligner, utilizado para as primeiras iterações, e um μMLA (table-top maskless aligner), que permitiu a diminuição das dimensões das estruturas fabricadas. A caracterização por EIS (espectroscopia de impedância eletroquímica) de um microelétrodo, de uma sonda fabricada com o mask aligner, revelou uma impedância de 30 kΩ para a frequência de 1kHz.

Nos últimos anos tem surgido um elevado interesse nas comunicações óticas sem fios subaquáticas, motivado pela crescente escassez dos recursos naturais existentes. Uma vez que a água é o elemento mais abundante à superfície da Terra e nela estão presentes os recursos naturais marinhos, torna-se importante que os países garantam o seu acesso e aproveitamento, de forma a explorá-los de forma sustentável. Para efetuar a sua monitorização e controlo são utilizados veículos subaquáticos não tripulados em aplicações diversas, desde a recolha de dados provenientes dos sensores subaquáticos à captação de imagens de vigilância de intrusões subaquáticas. De modo a tornar possível as muitas aplicações destes veículos, é necessário dotar os mesmos de um sistema de comunicações sem fios de alto débito, com vista a viabilizar a descarga dos dados em tempo útil. A solução proposta nesta dissertação é baseada num sistema de comunicações óticas, uma vez que estas mostram-se bastante viáveis para a aplicação em questão, em detrimento dos sistemas acústicos e de radiofrequência, que apresentam bastantes limitações em termos de custo, velocidade de propagação das ondas e largura de banda disponível, que se traduz na taxa de transmissão de dados. De modo a tornar possível o desenvolvimento do referido sistema, nesta dissertação são apresentadas as várias etapas do seu projeto, nomeadamente o dimensionamento, simulação, fabricação e prototipagem dos módulos recetor e transmissor ótico e de todos os blocos a eles associados, que tornou possível efetuar a validação experimental do sistema proposto. O sistema de comunicações óticas foi alvo de uma avaliação experimental realizada em laboratório através da propagação do sinal ótico em espaço livre e em meio subaquático, com recurso a um tanque cheio de água. Após o sinal ótico se propagar ao logo do canal de comunicação, foi possível avaliar a qualidade da transmissão no recetor, tendo sido medida a sua resposta em frequência, a magnitude do vetor de erro associada á modulação utilizada e a taxa de bits errados, para ambos os cenários de propagação. Os resultados obtidos foram muito satisfatórios e dado que foi possível obter taxas de transmissão na ordem de Gbit/s, pode afirmar-se que foi possível validar com sucesso o funcionamento do sistema de comunicações óticas de alto débito subaquáticas.

Nowadays, Global Positioning Systems (GPS) are used everywhere for positioning and navigation. However, its use is not suitable in indoor environment, due to the strong attenuation inside buildings. Therefore, indoors navigation takes advantage of other technologies to infer position. Recently, several Visible Light Positioning (VLP) systems have been reported. Among these technologies, Visible Light Communication (VLC) is one of the most promising, as its operation is based on the use of Light Emitting Diode (LED) light, currently widely used in the illumination solutions of most buildings. In this paper, we propose an indoor navigation system based on VLC in an industrial application for automated warehouses, where the navigation of Autonomous Guided Vehicles (AGV) is supported by VLC. The proposed VLC system establishes bi-directional communication between the infrastructure and the guided vehicles. LED transmitters at the warehouse ceiling support downlink data transmission from the Infrastructure to Vehicle (I2V). This channel provides positioning and navigation of the vehicles, as well as transmission of dedicated messages related to the requested tasks of the management warehouse system to the AVGs. The uplink channel from the Vehicle to the Infrastructure (V2I) is used to acknowledge the requested tasks and transmit updates on the concluded tasks. Optical transmitters are tri-chromatic white LEDs with a wide angle beam. The characterization of the optical transmitter system is done through MatLab simulations for path loss and VLC channel gain prediction using the Lambertian model for the LED light distribution. Dedicated receivers based on a-SiC:H/a-Si:H photodiodes with selective spectral sensitivity are used to record the transmitted signal. The decoding strategy is based on accurate calibration of the output signal.