Analysis and implementation of a multi-ratio switched capacitor DC-DC converter for a supercapacitor power supply

An energy harvesting system requires an energy storing device to store the energy retrieved from the surrounding environment. This can either be a rechargeable battery or a supercapcitor. Due to the limited lifetime of rechargeable batteries, they need to be periodically replaced. Therefore, a supercapacitor, which has ideally a limitless number of charge/discharge cycles can be used to store the energy; however, a voltage regulator is required to obtain a constant output voltage as the supercapacitor discharges. This can be implemented by a Switched-Capacitor DC-DC converter which allows a complete integration in CMOS technology, although it requires several topologies in order to obtain a high efficiency. This thesis presents the complete analysis of four different topologies in order to determine expressions that allow to design and determine the optimum input voltage ranges for each topology. To better understand the parasitic effects, the implementation of the capacitors and the non-ideal effect of the switches, in 130 nm technology, were carefully studied. With these two analysis a multi-ratio SC DC-DC converter was designed with an output power of 2 mW, maximum efficiency of 77%, and a maximum output ripple, in the steady state, of 23 mV; for an input voltage swing of 2.3 V to 0.85 V. This proposed converter has four operation states that perform the conversion ratios of 1/2, 2/3, 1/1 and 3/2 and its clock frequency is automatically adjusted to produce a stable output voltage of 1 V. These features are implemented through two distinct controller circuits that use asynchronous time machines (ASM) to dynamically adjust the clock frequency and to select the active state of the converter. All the theoretical expressions as well as the behaviour of the whole system was verified using electrical simulations.

Reforço de elementos estruturais de madeira com materiais compósitos de matriz polimérica

A necessidade de manutenção e reabilitação de estruturas de madeira antigas é, nos dias de hoje, um aspeto bastante importante a nível mundial. Assim, o estudo da eficácia de alguns sistemas de reforço torna-se fulcral. A presente dissertação é um estudo experimental sobre reforço de estruturas de madeira com materiais compósitos. Os materiais compósitos utilizados na componente experimental foram polímeros reforçados com fibras de carbono (CFRP – Carbon Fiber Reinforced Polymer) e estes foram colados ao substrato de madeira com resina epoxídica. O estudo experimental foi composto por duas fases. Na primeira fase realizaram-se ensaios de corte simples e na segunda fase ensaios de flexão. Os ensaios de corte simples foram realizados de modo a estudar a ligação CFRP-madeira e a analisar a influência do comprimento colado de CFRP ao substrato de madeira. Para tal, utilizaram-se duas técnicas de reforço, a técnica EBR (Externally Bonded Reinforcement) em que os laminados de CFRP são colados exteriormente e a técnica NSM (Near Surface Mounted) em que os laminados de CFRP são colados numa ranhura feita no provete de madeira. Foram realizados 17 ensaios de corte simples, 10 com a técnica EBR e 7 com a técnica NSM. Na segunda fase, foram realizados 3 ensaios de flexão sobre pavimentos de madeira reforçados com laminados de CFRP. Para estes ensaios também se utilizaram duas técnicas de reforço, a técnica EBR e uma técnica em que o laminado de FRP é ancorado nas extremidades das vigas. Numa fase final os resultados foram analisados e comparados de modo a tirar conclusões. Concluíu-se que a técnica de reforço NSM apresenta um desempenho superior à técnica EBR nos ensaios de corte simples. Comparativamente à técnica EBR, os pavimentos de madeira com o laminado de CFRP ancorado nas extremidades das vigas apresentaram um melhor desempenho.

Segurança no nível físico em sistemas multi-antena com diretividade na informação

Os sistemas de comunicação sem fios são sistemas de difusão por natureza. Devido a essa sua natureza, um dos problemas inerentes à mesma deve-se à segurança e ao secretismo, pois se o canal é partilhado a informação facilmente é obtida por um utilizador não autorizado, ao contrário dos sistemas de comunicação com fios. Tradicionalmente, a introdução de segurança em sistemas de comunicação, resulta na encriptação da informação, resultante de protocolos de encriptação. No entanto, a segurança através da criptografia baseia-se na premissa de que o utilizador não autorizado tem uma capacidade de processamento limitada, pois senão poderia simplesmente tentar todas as combinações possíveis e obter a chave de encriptação. Como a capacidade de processamento tem crescido exponencialmente, este tipo de sistemas tem se tornado cada vez mais complexos para não se tornarem obsoletos. A introdução de segurança na camada física torna-se então uma opção apelativa pois pode servir como um complemento, visto que os sistemas de criptografia funcionam em camadas superiores independentes da camada fisica, apresentando assim uma abordagem multi-camada em termos de segurança. Tipicamente as técnicas de segurança no nível físico podem se agrupar em 2 tipos: técnicas que se baseiam em códigos, ou técnicas que exploram variações temporais e espaciais do canal. As primeiras diminuem a eficiência espectral do sistema, e as segundas apresentam bons resultados em ambientes dinâmicos, mas em ambientes estáticos não são muito promissores. Há também a necessidade de aumentar as taxas de transmissão nos próximos sistemas de comunicação. Devido a estes requisitos, uma das tecnologias propostas para a nova geração de comunicações, é uma tecnologia baseada numa arquitectura Multiple-Input-Multiple-Output(MIMO). Esta tecnologia é promissora e consegue atingir taxas de transferências que correspondem aos requisitos propostos. Apresenta-se assim uma nova técnica de segurança no nível físico, que explora as caracteristicas físicas do sistema, como um complemento a outras medidas de segurança em camadas mais altas. Esta técnica não provoca diminuição da eficiência espectral e é independente do canal, o que tenta solucionar os problemas das restantes técnicas já existentes.

Real convergence in per capita output and growth in Eurozone: A time-series approach

The real convergence hypothesis has spurred a myriad of empirical tests and approaches in the economic literature. This Work Project intends to test for real output and growth convergence in all N(N-1)/2 possible pairs of output and output growth gaps of 14 Eurozone countries. This paper follows a time-series approach, as it tests for the presence of unit roots and persistence changes in the above mentioned pairs of output gaps, as well as for the existence of growth convergence with autoregressive models. Overall, significantly greater evidence has been found to support growth convergence rather than output convergence in our sample.

Ontology-based representation and generation of workflows for micro-task human-machine computation

Doctoral Program in Computer Science

Out-of-plane behavior of masonry infill walls

In order to investigate the out-of-plane behaviour of masonry infill walls, quasi-static testing was performed on a masonry infill walls built inside a reinforced concrete frame by means of an airbag system to apply the uniform out-of-plane load to each component of the infill. The main advantage of this testing setup is that the out-of-plane loading can be applied more uniformly in the walls, contrarily to point load configuration. The test was performed under displacement control by selecting the mid-point of the infill as control point. Input and output air in the airbag was controlled by using a software to apply a specific displacement in the control point of the infill wall. The effect of the distance between the reaction frame of the airbag and the masonry infill on the effective contact area was previously analysed. Four load cells were attached to the reaction frame to measure the out-of-plane force. The effective contact area of the airbag was calculated by dividing the load measured in load cells by the pressure inside the airbag. When the distance between the reaction walls and the masonry infill wall is smaller, the effective area is closer to the nominal area of the airbag. Deformation and crack patterns of the infill confirm the formation of arching mechanism and two-way bending of the masonry infill. Until collapse of the horizontal interface between infill and upper beam in RC frame, the infill bends in two directions but the failure of that interface which is known as weakest interface due to difficulties in filling the mortar between bricks of last row and upper beam results in the crack opening trough a well-defined path and the consequent collapse of the infill.

In-plane and out-of plane experimental characterization of rc masonry infilled frames

Seismic investigations of typical south European masonry infilled frames were performed by testing two reduced scale specimens: one in the in-plane direction and another in the out-ofplane direction. Information about geometry and reinforcement scheme of those structures constructed in 1980s were obtained by [1]. The specimen to be tested in the in-plane direction was constructed as double leaf masonry while the specimen for testing in the out-of-plane direction is constructed with only its exterior leaf since the recent earthquakes have highlighted the vulnerability of the external leaf of the infills in out-of-plane direction [2]. The tests were performed by applying the pre-defined values of displacements in the in-plane and out-of-plane directions in the control points. For in-plane testing it was done by hydraulic actuator and for out-of-plane testing through the application of an airbag. Input and output air in the airbag was controlled by using a software to apply a specific displacement in the control point of the infill wall. Mid-point of the infill was assumed as a control point for outof- plane testing. Deformation and crack patterns of the infill confirm the formation of two-way arching mechanism of the masonry infill until collapse of the upper horizontal interface between infill and frame which is known as weakest interface due to difficulties in filling the mortar between bricks of last row and upper beam. This results in the crack opening through a welldefined path and the consequent collapse of the infill.

Structure-property relationships in polymer nanocomposites

Tese de Doutoramento em Ciência e Engenharia de Polímeros e Compósitos

Impacto do azoto no processo de soldadura reflow

Dissertação de mestrado em Engenharia Industrial (área de especialização em Qualidade, Segurança e Manutenção)

Melhoria de processos numa indústria têxtil através da aplicação do paradigma Lean

Dissertação de mestrado em Engenharia Industrial

Produção e caracterização de filmes finos nanocompósitos de Au-Ag dispersos numa matriz dielétrica, com efeito de ressonância de plasmão de superfície localizado

Dissertação de mestrado em Engenharia de Materiais

Desenvolvimento de uma matriz de sensores piezoresistivos baseados em técnicas de impressão

Dissertação de mestrado em Técnicas de Caracterização e Análise Química

Comportamento tribológico de biocompósitos de matriz de titânio

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia de Materiais

In-line rheo-optical microstructural characterization of complex polymer systems

Tese de Doutoramento em Ciência e Engenharia de Polímeros e Compósitos.