Microcontroller-based peak current mode control using digital slope compensation

Microcontroller-based peak current mode control of a buck converter is investigated. The new solution uses a discrete time controller with digital slope compensation. This is implemented using only a single-chip microcontroller to achieve desirable cycle-by-cycle peak current limiting. The digital controller is implemented as a two-pole, two-zero linear difference equation designed using a continuous time model of the buck converter and a discrete time transform. Subharmonic oscillations are removed with digital slope compensation using a discrete staircase ramp. A 16 W hardware implementation directly compares analog and digital control. Frequency response measurements are taken and it is shown that the crossover frequency and expected phase margin of the digital control system match that of its analog counterpart.

Choosing the most suitable analogue redesign method for forward-type digital power converters

This work proposes a method to objectively determine the most suitable analogue redesign method for forward type converters under digital voltage mode control. Particular emphasis is placed on determining the method which allows the highest phase margin at the particular switching and crossover frequencies chosen by the designer. It is shown that at high crossover frequencies with respect to switching frequency, controllers designed using backward integration have the largest phase margin; whereas at low crossover frequencies with respect to switching frequency, controllers designed using bilinear integration have the largest phase margins. An accurate model of the power stage is used for simulation, and experimental results from a Buck converter are collected. The performance of the digital controllers is compared to that of the equivalent analogue controller both in simulation and experiment. Excellent correlation between the simulation and experimental results is presented. This work will allow designers to confidently choose the analogue redesign method which yields the greater phase margin for their application.

In-situ comparison of the NOy instruments flown in MOZAIC and SPURT

Two aircraft instruments for the measurement of total odd nitrogen (NOy) were compared side by side aboard a Learjet A35 in April 2003 during a campaign of the AFO2000 project SPURT (Spurengastransport in der Tropopausenregion). The instruments albeit employing the same measurement principle (gold converter and chemiluminescence) had different inlet configurations. The ECO-Physics instrument operated by ETH-Zürich in SPURT had the gold converter mounted outside the aircraft, whereas the instrument operated by FZ-Jülich in the European project MOZAIC III (Measurements of ozone, water vapour, carbon monoxide and nitrogen oxides aboard Airbus A340 in-service aircraft) employed a Rosemount probe with 80 cm of FEP-tubing connecting the inlet to the gold converter. The NOy concentrations during the flight ranged between 0.3 and 3 ppb. The two data sets were compared in a blind fashion and each team followed its normal operating procedures. On average, the measurements agreed within 7%, i.e. within the combined uncertainty of the two instruments. This puts an upper limit on potential losses of HNO3 in the Rosemount inlet of the MOZAIC instrument. Larger transient deviations were observed during periods after calibrations and when the aircraft entered the stratosphere. The time lag of the MOZAIC instrument observed in these instances is in accordance with the time constant of the MOZAIC inlet line determined in the laboratory for HNO3.

Systematic selection of analogue redesign method for forward-type digital power converters

This article proposes a systematic approach to determine the most suitable analogue redesign method to be used for forward-type converters under digital voltage mode control. The focus of the method is to achieve the highest phase margin at the particular switching and crossover frequencies chosen by the designer. It is shown that at high crossover frequencies with respect to switching frequency, controllers designed using backward integration have the largest phase margin; whereas at low crossover frequencies with respect to switching frequency, controllers designed using bilinear integration with pre-warping have the largest phase margins. An algorithm has been developed to determine the frequency of the crossing point where the recommended discretisation method changes. An accurate model of the power stage is used for simulation and experimental results from a Buck converter are collected. The performance of the digital controllers is compared to that of the equivalent analogue controller both in simulation and experiment. Excellent closeness between the simulation and experimental results is presented. This work provides a concrete example to allow academics and engineers to systematically choose a discretisation method.

Bond graph models of DC-DC converters operating in both CCM and DCM

In this paper, Bond Graphs are employed to develop a novel mathematical model of conventional switched-mode DC-DC converters valid for both continuous and discontinuous conduction modes. A unique causality bond graph model of hybrid models is suggested with the operation of the switch and the diode to be represented by a Modulated Transformer with a binary input and a resistor with fixed conductance causality. The operation of the diode is controlled using an if-then function within the model. The extracted hybrid model is implemented on a Boost and Buck converter with their operations to change from CCM to DCM and to return to CCM. The vector fields of the models show validity in a wide operation area and comparison with the simulation of the converters using PSPICE reveals high accuracy of the proposed model, with the Normalised Root Means Square Error and the Maximum Absolute Error remaining adequately low. The model is also experimentally tested on a Buck topology.

The Schenberg data acquisition and analysis: results from its first commissioning run

The Mario Schenberg gravitational wave detector has started its commissioning phase at the Physics Institute of the University of Sao Paulo. We have collected almost 200 h of data from the instrument in order to check out its behavior and performance. We have also been developing a data acquisition system for it under a VXI System. Such a system is composed of an analog-to-digital converter and a GPS receiver for time synchronization. We have been building the software that controls and sets up the data acquisition. Here we present an overview of the Mario Schenberg detector and its data acquisition system, some results from the first commissioning run and solutions for some problems we have identified.

A compact and high-resolution version of a capacitively coupled contactless conductivity detector

An all-in-one version of a capacitively coupled contactless conductivity detector is introduced. The absence of moving parts (potentiometers and connectors) makes it compact (6.5 cm(3)) and robust. A local oscillator, working at 1.1 MHz, was optimized to use capillaries of id from 20 to 100 lam. Low noise circuitry and a high-resolution analog-to-digital converter (ADC) (21 bits effective) grant good sensitivities for capillaries and background electrolytes currently used in capillary electrophoresis. The fixed frequency and amplitude of the signal generator is a drawback that is compensated by the steady calibration curves for conductivity. Another advantage is the possibility of determining the inner diameter of a capillary by reading the ADC when air and subsequently water flow through the capillary. The difference of ADC reading may be converted into the inner diameter by a calibration curve. This feature is granted by the 21-bit ADC, which eliminates the necessity of baseline compensation by hardware. In a typical application, the limits of detection based on the 3 sigma criterion (without baseline filtering) were 0.6, 0.4, 0.3, 0.5, 0.6, and 0.8 mu mol/L for K(+), Ba(2+), Ca(2+), Na(+), Mg(2+), and Li(+), respectively, which is comparable to other high-quality implementations of a capacitively coupled contactless conductivity detector.

A GUI for online presentation of steel and steelmaking ladle temperature data and simulation.

Continuous casting is a casting process that produces steel slabs in a continuous manner with steel being poured at the top of the caster and a steel strand emerging from the mould below. Molten steel is transferred from the AOD converter to the caster using a ladle. The ladle is designed to be strong and insulated. Complete insulation is never achieved. Some of the heat is lost to the refractories by convection and conduction. Heat losses by radiation also occur. It is important to know the temperature of the melt during the process. For this reason, an online model was previously developed to simulate the steel and ladle wall temperatures during the ladle cycle. The model was developed as an ODE based model using grey box modeling technique. The model’s performance was acceptable and needed to be presented in a user friendly way. The aim of this thesis work was basically to design a GUI that presents steel and ladle wall temperatures calculated by the model and also allow the user to make adjustments to the model. This thesis work also discusses the sensitivity analysis of different parameters involved and their effects on different temperature estimations.

Electricity Supply Solutions for an Educational Center in Tanzania

The aim of this study was to investigate electricity supply solutions for an educationalcenter that is being built in Chonyonyo Tanzania. Off-grid power generation solutions andfurther optimization possibilities were studied for the case.The study was done for Engineers Without Borders in Sweden. Who are working withMavuno Project on the educational center. The school is set to start operating in year 2015with 40 girl students in the beginning. The educational center will help to improve genderequality by offering high quality education in a safe environment for girls in rural area.It is important for the system to be economically and environmentally sustainable. Thearea has great potential for photovoltaic power generation. Thus PV was considered as theprimary power generation and a diesel generator as a reliable backup. The system sizeoptimization was done with HOMER. For the simulations HOMER required componentdata, weather data and load data. Common components were chose with standardproperties, the loads were based on load estimations from year 2011 and the weather datawas acquired from NASA database. The system size optimization result for this base casewas a system with 26 kW PW; 5.5 kW diesel generator, 15 kW converter and 112 T-105batteries. The initial cost of the system was 55 875 €, the total net present cost 92 121 €and the levelized cost of electricity 0.264 €/kWh.In addition three optimization possibilities were studied. First it was studied how thesystem should be designed and how it would affect the system size to have night loads(security lights) use DC and could the system then be extended in blocks. As a result it wasfound out that the system size could be decreased as the inverter losses would be avoided.Also the system extension in blocks was found to be possible. The second study was aboutinverter stacking where multiple inverters can work as one unit. This type of connectionallows only the required number of inverters to run while shutting down the excess ones.This would allow the converter-unit to run with higher efficiency and lower powerconsumption could be achieved. In future with higher loads the system could be easilyextendable by connecting more inverters either in parallel or series depending on what isneeded. Multiple inverters would also offer higher reliability than using one centralizedinverter. The third study examined how the choice of location for a centralized powergeneration affects the cable sizing for the system. As a result it was found that centralizedpower generation should be located close to high loads in order to avoid long runs of thickcables. Future loads should also be considered when choosing the location. For theeducational center the potential locations for centralized power generation were found outto be close to the school buildings and close to the dormitories.

Dennis Mahoney, Electrician, Consolidated Edison Company, New York

A graduate of the New York Trade School's Electrical program in 1958, Dennis Mahoney is show at work for the Consolidated Edison Company in New York. Caption written on reverse reads "Dennis J. Mahoney is shown closing the Armature Switch of a Rotary Converter in a D.C. substation. The average rotary in our stations has a capacity of 4,200 K.W. and there are 30 such stations in Manhattan with an annual output of 800,000 amperes. Although the D.C. load is gradually being reduced, it can be seen that there is still considerable demand for direct current in Manhattan." Black and white photograph.

"Em busca do céu no inferno, as ironias da vontade em : 'o Jogo da Amarelinha', de Julio Cortázar"

O presente estudo procura aprofundar a compreensão do romance de Julio Cortázar, O Jogo da Amarelinha, investigando o papel que a noção de jogo e o questionamento e mobilidade de fronteiras entre gêneros literários e literatura, arte e filosofia desempenham na busca de uma transcendência imanente e comunicável, que é o projeto da obra. Essa busca de um céu na terra, impulsionada por uma vontade que perde seus contornos e devora a si mesma, acaba por se converter em um irônica descida aos infernos. Pelas ironias da vontade e pelo cuidadoso trabalho do autor, porém, é nesse inferno que brilharão as centelhas do céu humano. Por meio da comparação com outras obras da literatura latino-americana e universal, bem como das contribuições críticas e filosóficas pertinentes ao tema e de alguns trabalhos plásticos, nos quais se aborda a problemática do dizer/mostrar uma experiência que é humana e, ao mesmo tempo, está além do homem, foi se montando este trabalho. Realizamos uma abordagem que partiu de indicações do próprio texto estudado e de contrapontos que ele, em sua vertiginosa empreitada irônica, insinuava, demonstrando que a unidade fundamental da produção cortazariana, dos gêneros literários e das diversas formas de arte e reflexão, repousa naquela experiência inefável, comunicada de formas variáveis. Finalmente, notamos que a rede de relações que se tece na obra, a partir da temática do lúdico, unifica experiência amorosa, estética e intelectual, apontando para uma compreensão mais flexível e ampla de racionalidade, na qual a vontade, sempre equilibrada pela ironia, desempenha um papel fundamental.

Identificação das características cinéticas, expressão e localização das ecto-nucleotidases em cultura de astrócitos e linhagens de gliomas

Nucleotídeos extracelulares são envolvidos em diversos processos patofisiológicos no sistema nervoso central. Astrócitos são a maior fonte de nucleotídeos extracelulares da adenina no cérebro e também importantes alvos para as ações desses nucleotídeos via receptores purinérgicos P2. As ações induzidas pela sinalização purinérgica são reguladas pelas ecto-nucleotidases, que incluem membros da família das ecto-nucleosídeo trifosfato difosfoidrolase (E-NTPDase), ecto-5’-nucleotidase (ecto- 5’N) e ecto-adenosina deaminase (ADA). Culturas de astrócitos preparadas de hipocampo, córtex e cerebelo de ratos foram capazes de rapidamente converter ATP extracelular a ADP, que foi então hidrolizado a AMP. Os nucleosídeos tri-fosfatados foram hidrolisados preferencialmente aos difosfatados em todas as estruturas cerebrais. A análise cinética sugere que varias ecto-nucleotidases estão envolvidas nessa cascata enzimática. Análises preliminares de mRNA por PCR indicaram que astrócitos expressam múltiplos membros da família das NTPDases (NTPDase1 a NTPDase3 e NTPDase5/6). Por RT-PCR quantitativo (Real-time PCR), nós identificamos a NTPDase2 (CD39L1) como a NTPDase predominante expressa por astrócitos de hipocampo, córtex e cerebelo de ratos. Astrócitos do cerebelo apresentaram um padrão diferente para a hidrólise do AMP, com uma atividade específica 7 vezes maior, quando comparada com astrócitos de hipocampo e córtex. Uma maior expressão da ecto-5’N por RT-PCR foi identificada nessa estrutura. Não houve acúmulo de adenosina extracelular em todas as estruturas estudadas, indicando a presença de uma alta atividade ecto-adenosina deaminase em astrócitos. Dipiridamol aumentou significativamente os níveis de inosina no meio extracelular de astrócitos de hipocampo e córtex, mas não em astrócitos de cerebelo. Essas diferenças observadas podem indicar heterogeneidade funcional dos nucleotídeos no cérebro. Com o objetivo de investigar as enzimas envolvidas no catabolismo dos nucleotídeos como indicadoras da invasividade e agressividade dos gliomas malignos, nós avaliamos a degradação dos nucleotídeos extracelulares em cinco linhagens de gliomas diferentes e comparamos com astrócitos. Todas as linhagens de gliomas examinadas apresentaram baixas razões de hidrólise quando comparadas com astrócitos. Resultados preliminares sugerem que a falta de expressão da NTPDase1 e 2 possam ser responsáveis pela baixa hidrólise de ATP nas linhagens de gliomas. Considerando que o ATP é reconhecido como um fator mitogênico que induz a proliferação em células de gliomas, a substancial diminuição na hidrólise de ATP e ADP observadas em gliomas, sugere que alterações na via das ecto-nucleotidases pode representar um importante mecanismo associado com a transformação maligna desse tipo de tumor.

Sistema de aquisição do ciclo pressão-volume cardíaco por métodos não-invasivos

A aquisição do ciclo pressão-volume é de grande importância para diagnóstico de cardiopatias e principalmente para o acompanhamento de intervenções terapêuticas, porém os métodos hoje utilizados são caros e agressivos ao paciente, reduzindo por estes motivos sua aplicação. Este estudo pretende obter, por métodos não-invasivos, o ciclo pressão-volume do ventrículo esquerdo de pacientes humanos. Isto consiste na aquisição dos sinais P(t) e V(t) simultaneamente e a apresentação de um gráfico P(V). Para tanto, após a revisão bibliográfica, decidiu-se utilizar a ecocardiografia com detecção automática de bordos, para obtenção do volume ventricular e a medição da onda de pressão transmitida através da artéria braquial para um manguito inflado com ar, conectado a um transdutor piezo-resistivo em ponte. A aquisição da pressão pelo método não-invasivo é comparada a dados resultantes da aquisição invasiva da pressão arterial por catéter intra-aórtico que é considerado padrãoouro. Os sinais são condicionados e digitalizados em uma placa de aquisição com conversor A/D de 8 bits e micro controlador 80c196. Os dados digitalizados são então enviados serialmente para um computador onde são gerados os gráficos. Obteve-se de cinco pacientes nove aquisições simultâneas da pressão invasiva através de catéter intra-aórtico e do protótipo desenvolvido resultando concordância segundo o método de Bland e Altman (1986) (r=0,989; d + 2s= 6,52; d - 2s =-6,07), comprovando a eficiência do método de aquisição. Obteve-se resultado satisfatório também quanto à operação sistema desenvolvido pois foram realizadas dez aquisições em cinco pacientes, registrando-se gráficos bastante similares aos apresentados na literatura disponível.

Intercâmbio de dados entre aplicativos utilizando XML/XSLT

A integração de aplicações heterogêneas é uma tarefa constante entre empresas do mundo moderno. A grande quantidade de fornecedores de software, aliada à extensa variedade de técnicas e linguagens computacionais utilizadas, fazem desta integração uma tarefa trabalhosa e cara para as organizações. As alternativas existentes para a integração de sistemas de diferentes fornecedores podem variar, desde acesso compartilhado a uma base de dados comum, uso de replicadores de dados entre bases de dados distintas, troca de mensagens entre aplicações, ou o uso de programas exportadores/importadores, gerando arquivos em um formato previamente protocolado entre os desenvolvedores dos softwares envolvidos. Este trabalho visa propor uma alternativa para a integração de sistemas heterogêneos, fazendo uso da tecnologia XML para representar os dados que são trocados entre os aplicativos. Para tanto, sugere um framework a ser utilizado no planejamento da arquitetura dos softwares. O objetivo principal da adoção de um framework é a utilização de uma metodologia previamente desenvolvida e certificada, economizando tempo de análise para a solução de um problema. O framework proposto subtrai dos desenvolvedores a necessidade de alteração do código fonte dos seus programas cada vez que a integração com um novo fornecedor de software se faz necessária, ou que há alteração no formato dos dados trocados entre os aplicativos. Este efeito é conseguido através da utilização de XSLT para a conversão de formatos de documentos XML trocados pelos softwares. Tal conversão é realizada por um processador XSLT externo aos programas envolvidos. Para simplificar o processo, foi desenvolvido o protótipo de uma ferramenta para a geração de templates XSLT. Templates são elementos da especificação XSLT capazes de realizar a transformação entre estruturas representadas em XML. O gerador de templates XSLT é uma ferramenta gráfica capaz de converter mapeamentos realizados entre estruturas XML em templates XSLT, podendo aplicar as transformações geradas a documentos XML, com a finalidade de teste ou transformação.

Expressão de uma quitinase de Metarhizium anisopliae em Nicotiana tabacum : obtenção de plantas transgênicas resistentes a doenças fúngicas

A resistência a doenças em plantas transgênicas tem sido obtida por meio da expressão de genes isolados de bactérias, fungos micoparasitas e plantas. Neste trabalho, relatamos a utilização de um gene do fungo entomopatogênico Metarhizium anisopliae como modo de gerar resistência a doenças fúngicas em plantas. O gene chit1 codifica a quitinase CHIT42 (EC 3.2.1.14), pertencente a uma classe de glicosil-hidrolases capazes de converter quitina em oligômeros de N-acetil-glicosamina (NAcGlc). Quando presentes em tecidos vegetais, supõese que as quitinases ataquem especificamente a parede celular de fungos invasores, provocando danos às hifas e causando a morte por lise das células fúngicas. Deste modo, dois diferentes grupos de plantas transgênicas de Nicotiana tabacum foram produzidos: no primeiro deles, denominado chitplus, os indivíduos possuem o gene chit1 sob o controle do promotor CaMV 35S. O segundo grupo, demoninado chitless, consiste de plantas transformadas com um T-DNA não contendo o gene do fungo. Trinta e quatro plantas transgênicas resistentes à canamicina (17 de cada grupo) foram regeneradas a partir de discos de folhas infectados por Agrobacterium tumefaciens. A produção da quitinase em extratos protéicos de folhas foi analisada por zimogramas em SDS-PAGE contendo glicol-quitina e corados por calcoflúor branco, na forma de um screening dos transgênicos primários. As plantas transgênicas foram testadas, ainda, por meio de ensaios colorimétricos empregando oligômeros sintéticos de NAcGlc como substratos específicos, além de immunoblot e Western blot com soro anti-quitinase. A quantidade de enzima recombinante nas plantas chitplus variou desde nenhuma atividade detectável a elevados níveis de expressão da enzima. A hibridização de Southern blot demonstrou que o número de cópias do gene chit1 integradas no genoma vegetal foi estimado entre uma e quatro. A primeira geração de plantas transgênicas geradas por autofecundação de parentais portadores de duas cópias do transgene foi testada com relação à estabilidade da herança do transgene e em 43 de um total de 67 descendentes, originados de quatro cruzamentos independentes, o padrão de segregação não diferiu das proporções Mendelianas esperadas. Ensaios de resistência, desafiando as plantas transgênicas com o basidiomiceto Rhizoctonia solani foram realizados e uma evidente diminuição da área foliar contendo lesões fúngicas foi observada entre as linhagens transgênicas, embora variações na atividade quitinolítica tenham influenciado o nível de resistência. Nossos resultados sugerem uma relação direta entre a atividade específica de quitinase e ao aumento nos níveis de resistência às lesões causadas pela infecção por R. solani.