Reconfigurable IEEE1451-FPGA based weblab infrastructure

Weblabs are spreading their influence in Science and Engineering (S&E) courses providing a way to remotely conduct real experiments. Typically, they are implemented by different architectures and infrastructures supported by Instruments and Modules (I&Ms) able to be remotely controlled and observed. Besides the inexistence of a standard solution for implementing weblabs, their reconfiguration is limited to a setup procedure that enables interconnecting a set of preselected I&Ms into an Experiment Under Test (EUT). Moreover, those I&Ms are not able to be replicated or shared by different weblab infrastructures, since they are usually based on hardware platforms. Thus, to overcome these limitations, this paper proposes a standard solution that uses I&Ms embedded into Field-Programmable Gate Array (FPGAs) devices. It is presented an architecture based on the IEEE1451.0 Std. supported by a FPGA-based weblab infrastructure able to be remotely reconfigured with I&Ms, described through standard Hardware Description Language (HDL) files, using a Reconfiguration Tool (RecTool).

Determinação do teor de compostos aromáticos policíclicos de óleos minerais isolantes para transformadores

Mestrado em Engenharia Química - Ramo Optimização Energética na Indústria Química

Sistema didáctico de baixo custo com FPGA de alta densidade

O uso das Field-Programmable Gate Array tem crescido de forma exponencial. Com isto dito, é importante que os engenheiros electrotécnicos estejam familiarizados com este tipo de tecnologia. Foi com o intuído de passar estas valências para os alunos do ISEP, que surgiu a ideia de criar um sistema didáctico, que permitisse ao alunos aprender a trabalhar com estes dispositivos. O seguinte trabalho iniciou-se com base num estudo das características destes dispositivos e das suas potencialidades, seguido de uma avaliação do que o mercado tem para oferecer. Posteriormente, com base em toda a informação reunida, foi definida a arquitectura do sistema, que levou selecção de dispositivos a incluir no mesmo, e culminando na concepção do esquema eléctrico do sistema e da placa de circuito impresso correspondente ao protótipo do mesmo. As principais directivas para este projecto foram o uso de uma FPGA de alta densidade e a concepção da ferramenta com o custo de projecto o mais reduzido possível.

Real time manufacturing systems simulator

A área da simulação computacional teve um rápido crescimento desde o seu apareciment, sendo actualmente uma das ciências de gestão e de investigação operacional mais utilizadas. O seu princípio baseia-se na replicação da operação de processos ou sistemas ao longo de períodos de tempo, tornando-se assim uma metodologia indispensável para a resolução de variados problemas do mundo real, independentemente da sua complexidade. Das inúmeras áreas de aplicação, nos mais diversos campos, a que mais se destaca é a utilização em sistemas de produção, onde o leque de aplicações disponível é muito vasto. A sua aplicação tem vindo a ser utilizada para solucionar problemas em sistemas de produção, uma vez que permite às empresas ajustar e planear de uma maneira rápida, eficaz e ponderada as suas operações e os seus sistemas, permitindo assim uma rápida adaptação das mesmas às constantes mudanças das necessidades da economia global. As aplicações e packages de simulação têm seguindo as tendências tecnológicas pelo que é notório o recurso a tecnologias orientadas a objectos para o desenvolvimento das mesmas. Este estudo baseou-se, numa primeira fase, na recolha de informação de suporte aos conceitos de modelação e simulação, bem como a respectiva aplicação a sistemas de produção em tempo real. Posteriormente centralizou-se no desenvolvimento de um protótipo de uma aplicação de simulação de ambientes de fabrico em tempo real. O desenvolvimento desta ferramenta teve em vista eventuais fins pedagógicos e uma utilização a nível académico, sendo esta capaz de simular um modelo de um sistema de produção, estando também dotada de animação. Sem deixar de parte a possibilidade de integração de outros módulos ou, até mesmo, em outras plataformas, houve ainda a preocupação acrescida de que a sua implementação recorresse a metodologias de desenvolvimento orientadas a objectos.

O trabalho individual e o trabalho de grupo no processo de ensino-aprendizagem do estudo do meio no 1º Ciclo

Relatório Final apresentado à Escola Superior de Educação de Lisboa para obtenção de grau de mestre em Ensino do 1º e 2º ciclo do Ensino Básico

A self-healing real-time system based on run-time self-reconfiguration

The new generations of SRAM-based FPGA (field programmable gate array) devices are the preferred choice for the implementation of reconfigurable computing platforms intended to accelerate processing in real-time systems. However, FPGA's vulnerability to hard and soft errors is a major weakness to robust configurable system design. In this paper, a novel built-in self-healing (BISH) methodology, based on run-time self-reconfiguration, is proposed. A soft microprocessor core implemented in the FPGA is responsible for the management and execution of all the BISH procedures. Fault detection and diagnosis is followed by repairing actions, taking advantage of the dynamic reconfiguration features offered by new FPGA families. Meanwhile, modular redundancy assures that the system still works correctly

JPEG decoder implementation on FPGA using dynamic partial reconfiguration

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Electrónica e telecomunicações

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.

Análise da acuidade visual no implante de LIO fáquica em miopias elevadas

Introdução – Na correção de miopias elevadas, a cirurgia por implante de lente intraocular fáquica tem tido progressivamente uma maior adesão em relação à cirurgia por laser. Compara-se a acuidade visual (AV) antes e após a cirurgia implanto-refrativa, verificando-se a efetividade deste método no incremento da visão em miopias elevadas. Metodologia – Foram analisados, retrospetivamente, 70 olhos de 41 pacientes, com miopia elevada, entre os 20 e 50 anos, submetidos a cirurgia implanto-refrativa entre 2009 e 2012. Resultados – Um dia após cirurgia, 42,86% da amostra melhorou a AV, 34,29% manteve e 22,85% diminuiu. Após 30 dias observou-se um aumento generalizado da quantidade de visão, sendo que: 64,29% atingiu os 10/10 de AV, 24,29% alcançou entre 9/10-7/10 e 11,42% entre 6/10-4/10. Conclusão – Comprovou-se a efetividade desta técnica cirúrgica, verificando-se o aumento da AV em 52,86% da amostra.

PINPIN a-Si: H based structures for X-ray image detection using the laser scanning technique

Conventional film based X-ray imaging systems are being replaced by their digital equivalents. Different approaches are being followed by considering direct or indirect conversion, with the later technique dominating. The typical, indirect conversion, X-ray panel detector uses a phosphor for X-ray conversion coupled to a large area array of amorphous silicon based optical sensors and a couple of switching thin film transistors (TFT). The pixel information can then be readout by switching the correspondent line and column transistors, routing the signal to an external amplifier. In this work we follow an alternative approach, where the electrical switching performed by the TFT is replaced by optical scanning using a low power laser beam and a sensing/switching PINPIN structure, thus resulting in a simpler device. The optically active device is a PINPIN array, sharing both front and back electrical contacts, deposited over a glass substrate. During X-ray exposure, each sensing side photodiode collects photons generated by the scintillator screen (560 nm), charging its internal capacitance. Subsequently a laser beam (445 nm) scans the switching diodes (back side) retrieving the stored charge in a sequential way, reconstructing the image. In this paper we present recent work on the optoelectronic characterization of the PINPIN structure to be incorporated in the X-ray image sensor. The results from the optoelectronic characterization of the device and the dependence on scanning beam parameters are presented and discussed. Preliminary results of line scans are also presented. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.

Lighting conditions and optical filters effects on visual performance of speleologists exposed to cave environments

The aim of this study is to evaluate lighting conditions and speleologists’ visual performance using optical filters when exposed to the lighting conditions of cave environments. A crosssectional study was conducted. Twenty-three speleologists were submitted to an evaluation of visual function in a clinical lab. An examination of visual acuity, contrast sensitivity, stereoacuity and flashlight illuminance levels was also performed in 16 of the 23 speleologists at two caves deprived of natural lightning. Two organic filters (450 nm and 550 nm) were used to compare visual function with and without filters. The mean age of the speleologists was 40.65 (± 10.93) years. We detected 26.1% participants with visual impairment of which refractive error (17.4%) was the major cause. In the cave environment the majority of the speleologists used a head flashlight with a mean illuminance of 451.0 ± 305.7 lux. Binocular visual acuity (BVA) was -0.05 ± 0.15 LogMAR (20/18). BVA for distance without filter was not statistically different from BVA with 550 nm or 450 nm filters (p = 0.093). Significant improved contrast sensitivity was observed with 450 nm filters for 6 cpd (p = 0.034) and 18 cpd (p = 0.026) spatial frequencies. There were no signs and symptoms of visual pathologies related to cave exposure. Illuminance levels were adequate to the majority of the activities performed. The enhancement in contrast sensitivity with filters could potentially improve tasks related with the activities performed in the cave.

Nanoparticles based Permeable Reactive Barriers as an Eco-efficient Technology for nitrate remediation in soil and groundwater

The need to increase agricultural yield led, among others, to an increase in the consumption of nitrogen based fertilizers. As a consequence, there are excessive concentrations of nitrates, the most abundant of the reactive nitrogen (Nr) species, in several areas of the world. The demographic changes and projected population growth for the next decades, and the economic shifts which are already shaping the near future are powerful drivers for a further intensification in the use of fertilizers, with a predicted increase of the nitrogen loads in soils. Nitrate easily diffuses in the subsurface environments, portraying high mobility in soils. Moreover, the presence of high nitrate loads in water has the potential to cause an array of health dysfunctions, such as methemoglobinemia and several cancers. Permeable Reactive Barriers (PRB) placed strategically relatively to the nitrate source constitute an effective technology to tackle nitrate pollution. Ergo, PRB avoid various adverse impacts resulting from the displacement of reactive nitrogen downstream along water bodies. A four stages literature review was carried out in 34 databases. Initially, a set of pertinent key words were identified to perform the initial databases searches. Then, the synonyms of those initial key words were used to carry out a second set of databases searches. The third stage comprised the identification of other additional relevant terms from the research papers identified in the previous two stages. Again, databases searches were performed with this third set of key words. The final step consisted of the identification of relevant papers from the bibliography of the relevant papers identified in the previous three stages of the literature review process. The set of papers identified as relevant for in-depth analysis were assessed considering a set of relevant characterization variables.

Controlo de conversores de potência genéricos por FPGA

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Eletrotécnica Ramo de Automação e Eletrónica Industrial

A many-core co-processor for embedded parallel computing on FPGA

Single processor architectures are unable to provide the required performance of high performance embedded systems. Parallel processing based on general-purpose processors can achieve these performances with a considerable increase of required resources. However, in many cases, simplified optimized parallel cores can be used instead of general-purpose processors achieving better performance at lower resource utilization. In this paper, we propose a configurable many-core architecture to serve as a co-processor for high-performance embedded computing on Field-Programmable Gate Arrays. The architecture consists of an array of configurable simple cores with support for floating-point operations interconnected with a configurable interconnection network. For each core it is possible to configure the size of the internal memory, the supported operations and number of interfacing ports. The architecture was tested in a ZYNQ-7020 FPGA in the execution of several parallel algorithms. The results show that the proposed many-core architecture achieves better performance than that achieved with a parallel generalpurpose processor and that up to 32 floating-point cores can be implemented in a ZYNQ-7020 SoC FPGA.

The discovery of three lost ‘Salting’ carpets: science as a tool for revealing their history

Thesis presented at the Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade Nova de Lisboa, to obtain a Master degree in Conservation and Restoration,Specialization in Textiles