[en] HIGH SENSITIVITY ELECTRONIC OSCILLATOR CONTROLLED BY MAGNETIC FIELD

[pt] OSCILADOR ELETRÔNICO DE ALTA SENSIBILIDADE CONTROLADO POR CAMPO MAGNÉTICO

[pt] MATEUS RIBEIRO DE CASTRO

[pt] LINEARIDADE

[pt] ALTA SENSIBILIDADE

[pt] OSCILADOR DE COLPITTS

[pt] OSCILADOR ELETRONICO

[pt] MAGNETOIMPEDANCIA GIGANTE

[pt] DISTORCAO HARMONICA

[pt] SENSORES MAGNETICOS

[en] LINEARITY

[en] HIGH SENSITIVITY

[en] GIANT MAGNETOIMPEDANCE

[en] HARMONIC DISTORTION

[en] MAGNETIC SENSORS

[pt] Este projeto objetiva o desenvolvimento de um oscilador eletrônico de alta sensibilidade, cuja frequência de oscilação é dependente do campo magnético. O circuito proposto baseia-se na topologia de osciladores de Colpitts, substituindo o elemento indutivo da configuração original por uma amostra GMI (Magnetoimpedância Gigante). Tais amostras, em certas condições, podem ser eletricamente modeladas por indutâncias, cujos valores variam em função do campo magnético. A frequência de oscilação de um oscilador de Colpitts é dependente da indutância utilizada no circuito. Consequentemente, ao se utilizar elementos sensores GMI, tem-se que esta frequência irá variar em função do campo magnético. Dessa forma, consegue-se implementar um transdutor de campo magnético em frequência, sendo possível inferir o campo magnético por meio da medição da frequência de oscilação. Por sua vez, tem-se que quanto maior for a variação da frequência de oscilação em função de variações no campo magnético, maior será a sensibilidade do transdutor. Pretende-se utilizar o circuito aqui projetado em medições de campos magnéticos ultra-fracos em possíveis aplicações biomédicas. O circuito eletrônico projetado é apresentado e discutido ao longo do texto. Os valores especificados para cada componente, tanto no projeto teórico quanto na montagem experimental, são explicitados e discutidos. O projeto teórico desenvolvido foi comparado com o protótipo montado e as discrepâncias apresentadas foram avaliadas. Foi desenvolvido um sistema de caracterização do circuito com o propósito de otimizar seu desempenho, objetivando a maximização de sua sensibilidade e linearidade, buscando a minimização de distorções harmônicas na forma de onda senoidal gerada pelo oscilador.

[en] This work aims at developing a high sensitivity electronic oscillator, that shows a dependency between its oscillation frequency and the magnetic field. The proposed circuit is based on the Colpitts Oscillators topology, replacing the inductive element of the original configuration by a GMI (Giant Magnetoimpedance) sample. Such samples, under certain conditions, can be electrically modeled by inductances, that vary their values as a function of the magnetic field. The oscillation frequency of a Colpitts Oscillator is dependent of the inductance used in the circuit. Consequently, by using GMI sensor elements, this frequency will vary according to the magnetic field. In this way, it is possible to implement a transducer of magnetic field in frequency, which can be used to infer the magnetic field by measuring the oscillation frequency. In turn, the transducer sensitivity is enhanced by increasing the variation of the oscillation frequency in function of magnetic field variations. It is intended to use the circuit herein designed in ultra-weak magnetic field measurements, related to biomedical applications. The designed electronic circuit is presented and discussed throughout the text. The values specified for each component, on the theoretical design and on the experimental implementation, are highlighted and discussed. The designed theoretical circuit was compared to the assembled prototype and the observed discrepancies were presented and evaluated. It was developed a characterization system of the circuit with the purpose of optimizing its performance, aiming the maximization of its sensitivity and linearity, seeking at minimizing the harmonic distortions in the sinusoidal wave generated by the oscillator.

EDUARDO COSTA DA SILVA

2016-12-16

[pt] TEXTO

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PORTUGUÊS

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=28437@1

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.28437