Demux devices based on A-SiC:H

In this paper we present results about the functioning of a multilayered a-SiC:H heterostructure as a device for wavelength-division demultiplexing of optical signals. The device is composed of two stacked p-i-n photodiodes, both optimized for the selective collection of photogenerated carriers. Band gap engineering was used to adjust the photogeneration and recombination rates profiles of the intrinsic absorber regions of each photodiode to short and long wavelength absorption and carrier collection in the visible spectrum. The photocurrent signal using different input optical channels was analyzed at reverse and forward bias and under steady state illumination. This photocurrent is used as an input for a demux algorithm based on the voltage controlled sensitivity of the device. The device functioning is explained with results obtained by numerical simulation of the device, which permit an insight to the internal electric configuration of the double heterojunction.These results address the explanation of the device functioning in the frequency domain to a wavelength tunable photocapacitance due to the accumulation of space charge localized at the internal junction. The existence of a direct relation between the experimentally observed capacitive effects of the double diode and the quality of the semiconductor materials used to form the internal junction is highlighted.

Optical nonlinearity in Tandem SI-C photodetectors

The behavior of tandem pin heterojunctions based on a-SiC: H alloys is investigated under different optical and electrical bias conditions. The devices are optimized to act as optically selective wavelength filters. Depending on the device configuration (optical gaps, thickness, sequence of cells in the stack structure) and on the applied voltage (positive or negative) and optical bias (wavelength, intensity, frequency) it is possible to combine the wavelength discrimination function with the self amplification of the signal. This wavelength nonlinearity allows the amplification or the rejection of a weak signal-impulse. The device works as an active tunable optical filter for wavelength selection and can be used as an add/drop multiplexer (ADM) which enables data to enter and leave an optical network bit stream without having to demultiplex the stream. Results show that, even under weak transient input signals, the background wavelength controls the output signal. This nonlinearity, due to the transient asymmetrical light penetration of the input channels across the device together with the modification on the electrical field profile due to the optical bias, allows tuning an input channel without demultiplexing the stream. This high optical nonlinearity makes the optimized devices attractive for the amplification of all optical signals. Transfer characteristics effects due to changes in steady state light, control d.c. voltage and applied light pulses are presented. Based on the experimental results and device configuration an optoelectronic model is developed. The transfer characteristics effects due to changes in steady state light, dc control voltage or applied light pulses are simulated and compared with the experimental data. A good agreement was achieved.

Liquid crystal beads constrained on thin cellulosic fibers: Electric field induced microrotors and N-I transition

We directly visualize the response of nematic liquid crystal drops of toroidal topology threaded in cellulosic fibers, suspended in air, to an AC electric field and at different temperatures over the N-I transition. This new liquid crystal system can exhibit non-trivial point defects, which can be energetically unstable against expanding into ring defects depending on the fiber constraining geometries. The director anchoring tangentially near the fiber surface and homeotropically at the air interface makes a hybrid shell distribution that in turn causes a ring disclination line around the main axis of the fiber at the center of the droplet. Upon application of an electric field, E, the disclination ring first expands and moves along the fiber main axis, followed by the appearance of a stable "spherical particle" object orbiting around the fiber at the center of the liquid crystal drop. The rotation speed of this particle was found to vary linearly with the applied voltage. This constrained liquid crystal geometry seems to meet the essential requirements in which soliton-like deformations can develop and exhibit stable orbiting in three dimensions upon application of an external electric field. On changing the temperature the system remains stable and allows the study of the defect evolution near the nematic-isotropic transition, showing qualitatively different behaviour on cooling and heating processes. The necklaces of such liquid crystal drops constitute excellent systems for the study of topological defects and their evolution and open new perspectives for application in microelectronics and photonics.

Marx-Type solid-state bipolar modulator topologies: Performance comparison

The operation of generalized Marx-type solid-state bipolar modulators is discussed and compared with simplified Marx-derived circuits, to evaluate their capability to deal with various load conditions. A comparative analysis on the number of switches per cell, fiber optic trigger count, losses, and switch hold-off voltages has been made. A circuit topology is obtained as a compromise in terms of operating performance, trigger simplicity, and switching losses. A five-stage laboratory prototype of this circuit has been assembled using 1200 V insulated gate bipolar transistors (IGBTs) and diodes, operating with 1000 V dc input voltage and 1 kHz frequency, giving 5 kV bipolar pulses, with 2.5 mu s pulse width and 5 mu s relaxation time into resistive, capacitive, and inductive loads.

Modeling of a solid-state bipolar blumlein generator for N stages

This paper models an n-stage stacked Blumlein generator for bipolar pulses for various load conditions. Calculation of the voltage amplitudes in time domain at the load and between stages is described for an n-stage generator. For this, the reflection and transmission coefficients are mathematically modeled where impedance discontinuity occurs (i.e., at the junctions between two transmission lines). The mathematical model developed is assessed by comparing simulation results to experimental data from a two-stage Blumlein solid-state prototype.

Pulsed electric field pre-treatment for apple juice extraction: Evaluation of monopolar and bipolar pulses effects

Additional apple juice extraction with pulsed electric field pretreated apple cubes towards control samples is evaluated. Monopolar and bipolar shaped pulses are compared and their effect is studied with variation of electric field, pulse width and number of pulses. Variation of electric field strength is ranged from 100 V/cm to 1300 V/cm, pulse width from 20 mu s to 300 mu s and number of pulses from 10 to 200, at frequency of 200Hz. Two pulse trains separated by 1 second are applied to all samples. Bipolar pulses showed higher apple juice yields with all studied parameters. Calculation of specific energies consumed was assessed and a threshold where higher energy inputs do not increase juice yield is found for a number of used parameters. Qualitative parameters of total soluble matter (Brix) and absorbance at 390 nm wavelength were determined for each sample and results show that no substantial differences are found for PEF pre-treated and control samples.

High-performance flexible hybrid field-effect transistors based on cellulose fiber paper

IEEE Electron Device Letters, VOL. 29, NO. 9,

Fully transparent ZnO thin-film transistor produced at room temperature

Advanced Materials, Vol. 17, nº 5

Integração Intranet – Pro/Engineer Wildfire 3.0 Via Pro/Web.Link

Mestrado em Engenharia Informática, Área de Especialização em Arquiteturas, Sistemas e Redes

Caracterización y determinación del proceso para la producción de cal comercial a partir de la piedra caliza

La cal es un material producido a partir de la calcinación de la roca caliza y tiene diversas utilidades en el mundo de la industria como la siderúrgica, papelera, alimentaria, en la construcción, entre otras. Es fundamental conocer todas las características de la caliza para poder determinar su grado de calcinación. Con el presente trabajo se pretende estudiar las propiedades de la caliza para su posterior calcinación y el dimensionamiento de una planta de producción de cal desde que el mineral llega de la explotación hasta que sale al mercado. Para determinar los equipos se calcularon sus dimensiones para una producción de 600 t/h de cal, sabiendo que la planta principal de machaqueo solo trabajará 5 días de la semana en jornadas de 8 horas, mientras que a partir del horno de calcinación estará en funcionamiento los 7 días de la semana, 24 horas al día. A partir de esas consideraciones se obtienen las dimensiones de todos los equipos y se realiza un estudio para la elección de un horno, o un horno de eje vertical y un horno rotativo, así como el combustible empleado, ya que es una parte fundamental para determinar los costes para la producción de cal. También fue objeto de este trabajo, el estudio ambiental de la instalación de la planta, en función de la mezcla de combustible empleada y del impacto en el entorno de la misma, así como un estudio de viabilidad de la planta, estimando unos costes de la misma y un precio de mercado “ex‐Works”.

Modulador ressonante em ponte assimétrica para alvo do ISOLDE - CERN

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica Ramo de Automação e Electrónica Industrial

Projeto e implementação de um pré-regulador de fator de potência com controlo digital

Hoje em dia as fontes de alimentação possuem correção do fator de potência, devido às diversas normas regulamentares existentes, que introduziram grandes restrições no que respeita à distorção harmónica (THD) e fator de potência (FP). Este trabalho trata da análise, desenvolvimento e implementação de um Pré-Regulador de fator de potência com controlo digital. O controlo digital de conversores com recurso a processamento digital de sinal tem vindo a ser ao longo dos últimos anos, objeto de investigação e desenvolvimento, estando constantemente a surgirem modificações nas topologias existentes. Esta dissertação tem como objetivo estudar e implementar um Pré-Regulador Retificador Boost e o respetivo controlo digital. O controlo do conversor é feito através da técnica dos valores médios instantâneos da corrente de entrada, desenvolvido através da linguagem de descrição de hardware VHDL (VHSIC HDL – Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language) e implementado num dispositivo FPGA (Field Programmable Gate Array) Spartan-3E. Neste trabalho são apresentadas análises matemáticas, para a obtenção das funções de transferência pertinentes ao projeto dos controladores. Para efetuar este controlo é necessário adquirir os sinais da corrente de entrada, tensão de entrada e tensão de saída. O sinal resultante do módulo de controlo é um sinal de PWM com valor de fator de ciclo variável ao longo do tempo. O projeto é simulado e validado através da plataforma MatLab/Simulink e PSIM, onde são apresentados resultados para o regime permanente e para transitórios da carga e da tensão de alimentação. Finalmente, o Pré-Regulador Retificador Boost controlado de forma digital é implementado em laboratório. Os resultados experimentais são apresentados para validar a metodologia e o projeto desenvolvidos.

Desenvolvimento de uma nova unidade fabril da Efacec

No âmbito da Unidade Curricular Dissertação, inserida no segundo ano do Mestrado em Engenharia Mecânica – Gestão Industrial do Instituto Superior de Engenharia do Porto, foi proposto um projecto que está a ser desenvolvido pela equipa de Engenharia e Gestão Industrial, da unidade de negócios AMT, intitulado por: “Projecto Índia – Desenvolvimento da nova unidade fabril” Este projecto tem como principal objectivo o desenvolvimento de uma fábrica de excelência na Índia de fabricação de componentes de média tensão, isto é, com processos logísticos bem definidos e com linhas de produção o mais automatizadas possivel. Esta nova fábrica de raiz, vai ser gerida e decalcada do modelo atualmente existe na fábrica da EFACEC de componentes de média tensão existente em Portugal. Numa primeira fase do desenvolvimento do projecto, foi seleccionado um edifício com cerca de 1600m2 em Nashik, uma localidade a cerca de 171 Km de Mumbai, onde se encontram 80% dos fornecedores da EFACEC. Foram identificados os produtos a serem fabricados e quantificada a respectiva procura anual. Foi efectuado o balanceamento de cada uma das linhas e desenhado o layout. Neste layout contemplou-se as áreas de produção, laboratório, gabinetes de chefes de equipa, expedição, recepção e armazém. Após a definição das áreas de montagem de cada produto, iniciou-se a concepção das linhas de produção, sobretudo automáticas, com a definição da cadência de produção. A linha de fabricação que é especialmente detalhada neste documento é a linha de montagem dos comandos CI. Este é o produto com mais procura. Foi também definido o processo logístico do fluxo interno da fábrica. Nas linhas de produção foi implementado o sistema de controlo de fluxo baseado em cartões Kanban e no armazém criou-se um novo conceito de controlo e localização de produtos, o “Aquiles”. O Aquiles permite automaticamente e através da leitura de código de barras, indexar os artigos nas estantes. Cada artigo e cada estante e/ou localização estão codificados e no momento de recepção de material o código do artigo é associado ao código da estante. No âmbito de explorar todas as soluções possíveis para a um melhor desenvolvimento desta nova fábrica foram abordados temas como “JIT”, “Pull Flow”, “Kanban”, “Takttime”.

Construção de um variador de frequência

A dificuldade de controlo de um motor de indução, bem como o armazenamento de energia CC e posterior utilização como energia alternada promoveram o desenvolvimento de variadores de frequência e inversores. Assim, como projeto de tese de mestrado em Automação e Sistemas surge o desenvolvimento de um variador de frequência. Para elaboração do variador de frequência efetuou-se um estudo sobre as técnicas de modulação utilizadas nos inversores. A técnica escolhida e utilizada é a Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM). Esta técnica baseia-se na modelação por largura de impulso (PWM), o qual é formado por comparação de um sinal de referência com um sinal de portadora de elevada frequência. Por sua vez, a topologia escolhida para o inversor corresponde a um Voltage Source Inverter (VSI) de ponte trifásica completa a três terminais. O desenvolvimento da técnica de modulação SPWM levou ao desenvolvimento de um modelo de simulação em SIMULINK, o qual permitiu retirar conclusões sobre os resultados obtidos. Na fase de implementação, foram desenvolvidas placas para o funcionamento do variador de frequência. Assim, numa fase inicial foi desenvolvida a placa de controlo, a qual contém a unidade de processamento e que é responsável pela atuação de Insulated Gate Bipolar Transistors (IGBTs). Para além disso, foi desenvolvida uma placa para proteção dos IGBTs (evitando condução simultânea no mesmo terminal) e uma placa de fontes isoladas para alimentação dos circuitos e para atuação dos IGBTs. Ainda, foi desenvolvida a técnica de SPWM em software para a unidade de controlo e finalmente foi desenvolvida uma interface gráfica para interação com o utilizador. A validação do projeto foi conseguida através da variação da velocidade do motor de indução trifásico. Para isso, este foi colocado a funcionar a diversas frequências de funcionamento e a diferentes amplitudes. Para além disso, o seu funcionamento foi também validado utilizando uma carga trifásica equilibrada de 3 lâmpadas de forma a ser visualizada a variação de frequência e variação de amplitude.

An high-speed parametric ADC and a co-designed mixer for CMOS RF receivers

Dissertação apresentada na faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores