Flytdiagram over DNA analyser

Embora métodos de captação de energia por dispersão magnética não sejam tão explorados como os métodos de captação de energia por vibrações mecânicas, há um crescente interesse neste estudo no que concerne a uma alternativa viável na alimentação de nós sensores. É proposto em Taithongchal; Leelarasmee (2009) um sistema de captação de energia controlado por um microcontrolador em uma linha de transmissão de alta tensão com corrente entre 65 A e 130A. O sistema é composto de um gerador de energia magnético, um circuito multiplicador padrão de tensão, conversor boost DC-DC e um microcontrolador objetivando alimentar dispositivo de aplicações de baixa energia. O sistema de aplicação é capaz de operar com tensão senoidal mínima induzida tão baixo como 1 V e pode gerar 58mW a 65 A de corrente de linha para carregar uma bateria 2,4 V Ni-MH. Em outra aplicação, Toma; Del Rio; Lázaro (2012) descreve nós sensores autônomos que foram desenvolvidos para monitorar cabos de energia de alta tensão em uma linha subterrânea, tendo um circuito integrado que capta o campo magnético desses cabos para conversão em energia elétrica para a sua própria alimentação. Esses nós são anexados aos próprios cabos contendo um sensor de temperatura que informa os parâmetros de variação de temperatura a uma estação base.

Em Ahola et al., (2008) foi descrito uma forma de captação de energia do condutor fase de um motor utilizando um transformador de corrente. O transformador é do tipo U e está instalado em torno do condutor a partir dos terminais do motor.

Em Zhao et al., (2012) foi proposto um sistema de captação de energia do campo eletrostático criado através da linha de energia. Um protótipo do módulo de potência foi testado em laboratório. Um experimento de campo mostra que o sistema pode captar energia suficiente para alimentar um dispositivo sensor de 16 mW.

Em Tashiro et al., (2011) foi estudado um captador de energia através de indução magnética de uma linha de potência, utilizando um modelo simples de circuito para validar os resultados teóricos. Como resultado, o nível de potência atingido foi de 1mW para o núcleo de ar e 6,32mW para o núcleo de ferro a partir de um campo magnético de 21,2 uT a 60 Hz.

Recentemente, em Guo; Hayat; Wang (2011) foi estudado um tubo de captação de energia para linha de transmissão AC considerando restrições do circuito de condicionamento de energia para a tensão constante. Como resultado, a eficiência do circuito tem influência sobre o seu nível de tensão de saída. Para potência de saída constante, o nível de tensão do circuito de condicionamento de energia diminui enquanto que a tensão de linha de transmissão aumenta.

3 PROPOSTA DE CAPTAÇÃO DE ENERGIA POR DISPERSÃO MAGNÉTICA Com o crescente avanço de dispositivos de comunicação sem fio, surgiu a necessidade de estudos e aplicações de métodos para tornar estes dispositivos autônomos. Neste âmbito, o uso de fontes de alimentação, tais como baterias e supercapacitores, tem a desvantagem de ter limitada capacidade temporal de fornecimento de energia elétrica. Para que esses dispositivos tornem-se energeticamente autossuficientes, já há na literatura científica atual, dispositivos de captação ou recuperação da energia do ambiente para conversão em energia elétrica como mencionados na Seção 2.

O foco deste trabalho será o uso de materiais ferromagnéticos para a captação de energia por dispersão magnética. Este método utiliza captadores de energia, como toroides, para captação do campo magnético em um condutor para conversão em energia elétrica (GUO; HAYAT; WANG, 2011). Nesta aplicação são utilizados materiais com propriedades magnéticas relevantes, tais como, alta permeabilidade magnética relativa, susceptibilidade magnética positiva, baixa força coerciva ou coercitiva, entre outros. Para encontrar essas características, faz-se necessário determinar a densidade de campo magnético e intensidade do fluxo magnético através do ensaio desses captadores.

Neste aspecto, será descrito algumas características dos captadores de energia, bem como a fundamentação teórica destes utilizando núcleos de ferrite, nanocristalino e pó de ferro com permeabilidade magnética diferente.

3.1 CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS MAGNÉTICOS

Os materiais magnéticos são classificados em cinco grupos: ferromagnéticos, paramagnéticos, diamagnéticos, ferrimagnéticos e antiferromagnéticos (BATISTA, 2010).

Nos materiais paramagnéticos quando submetidos a um campo magnético, os domínios magnéticos ficam fracamente orientados no mesmo sentido do campo aplicado, apresentando uma pequena força de repulsão ao material fonte do campo magnético aplicado. Com a ausência deste campo, perdem a sua característica de magnetização. Esses materiais possuem susceptibilidade

X

_m positiva e

permeabilidade relativa



_r pouco maior que 1. Como exemplo, tem-se o alumínio, sódio, platina e o cromo.

Os diamagnéticos quando submetidos a campo magnético, os domínios magnéticos sofrem pouca influência e ficam alinhados no sentido oposto ao campo aplicado. Possuem susceptibilidade magnética negativa e permeabilidade relativa menor que 1. Como exemplo, tem-se o cobre, água, ouro, prata e o zinco.

Os materiais ferromagnéticos quando submetidos a um campo magnético, seus domínios magnéticos sofrem grande influência de modo a ficarem alinhados com o campo aplicado. Isso possibilita uma grande concentração de fluxo magnético dentro de sua estrutura. Esses materiais, em geral, apresentam suscetibilidade positiva e permeabilidade magnética relativa alta e muito maior que 1. Como exemplo desses materiais pode-se citar o ferro, níquel, cobalto e algumas ligas. Diferentemente dos materiais paramagnéticos e diamagnéticos, os ferromagnéticos podem ser fortemente magnetizados por um campo e após a ausência deste, reter uma magnetização residual. Entretanto, quando submetidos à temperatura de Curie, tornam-se paramagnéticos (BATISTA, 2010).

Nos materiais ferrimagnéticos, os campos magnéticos associados com átomos individuais estão alinhados uns em direção ao campo dos outros em direção contrária. Neste arranjo, os efeitos de magnetização não se anulam, pois as intensidades dos domínios alinhados ao campo se tornam maiores resultando na magnetização do material. Mesmo apresentando uma permeabilidade relativa maior que a unidade, sua estabilidade térmica não é tão consistente como os materiais ferromagnéticos (BATISTA, 2010). O ferrimagnetismo ocorre em materiais como óxido de ferro. O alinhamento espontâneo que produz o ferrimagnetismo também é completamente rompido acima da temperatura de Curie, característico dos materiais ferromagnéticos. Quando a temperatura do material está abaixo do Ponto Curie, o ferrimagnetismo aparece novamente (MUSSOI, 2007).

Nos antiferromagnéticos acontece um ordenamento dos domínios magnéticos alinhados na mesma direção, mas em sentidos opostos. Esses materiais, semelhante aos ferromagnéticos, submetidos à temperatura de Néel, perdem suas propriedades tornando-se paramagnéticos. Para que aconteça o

alinhamento de seus domínios por completo, é necessário um campo magnético muito intenso. Alguns exemplos desses materiais são o cromo e o manganês.

Considerando somente os valores de sua susceptibilidade magnética Xm e

da permeabilidade relativa _r, os materiais magnéticos podem ser agrupados em três categorias: ferromagnético, paramagnéticos e diamagnéticos (SHADIKU, 2004). Na Tabela 1 estão descritos algumas características desses materiais.

TABELA 1 – CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS MAGNÉTICOS – ADAPTADO DE (SHADIKU, 2004)

Materiais Parâmetros Característica

Diamagnéticos X_m0 _r 1

Linear

Paramagnéticos X_m0 _r 1

Ferromagnéticos X_m0 _r 1 Não linear

In document Screening for bredspektrede β-laktamaseholdige bakterier (ESBL og karbapenemaser) ved molekylærbiologiske og fylogenetiske undersøkelser i akvatisk nærmiljø (sider 30-34)