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Marcio Makiyama Mello
Protótipo Opto-Eletrônico para Uso em Display de Medidas de Óculos Solares
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à
Escola de Engenharia de São Carlos, da
Universidade de São Paulo
Curso de Engenharia Elétrica com ênfase em
Eletrônica
ORIENTADORA Profa. Dra. Liliane Ventura
São Carlos
2011
AUTORIZO A REPRODUÇÃO E DIVULGAÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE TRABALHO, POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETRÔNICO, PARA FINS DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A FONTE.
Ficha catalográfica preparada pela Seção de Tratamento
da Informação do Serviço de Biblioteca – EESC/USP
Mello, Marcio Makiyama
M527p Protótipo opto-eletrônico para uso em display de
medidas de óculos solares / Marcio Makiyama Mello ;
orientador Liliane Ventura –- São Carlos, 2011.
Monografia (Graduação em Engenharia Eletrônica com
ênfase em Eletrônica) -- Escola de Engenharia de São
Carlos da Universidade de São Paulo, 2011.
1. Instrumentação. 2. Categoria de óculos de sol. 3.
Radiação visível. 4. Transmissão de luz visível. 5. Lentes
de óculos. I. Titulo.
Agradecimentos
Aos meus pais, meus eternos professores e amigos. Devo a felicidade de hoje a eles.
Aos competentes professores do Departamento de Engenharia Elétrica – SEL. Tutores de
um homem que seguirá levando muitos dos ensinamentos passados durante esses 5 anos de
graduação.
Devo agradecimentos à professora Liliane Ventura e a Victor Antonio Cacciacarro Lincoln.
Meus parceiros de trabalho durante 3 anos, e hoje meus grandes amigos.
E também a todos os irmãos, que de forma ou de outra, passaram por mim deixando suas
marcas nesta vida que agora ruma ao próximo degrau.
Sumário
Resumo .......................................................................................................................................... 11
Abstract .......................................................................................................................................... 12
1. Introdução ................................................................................................................................ 13
2. Objetivo ................................................................................................................................... 17
3. Materiais e Métodos ................................................................................................................ 18
3.1. Óptica .................................................................................................................................. 19
3.1.1. Iluminação ........................................................................................................................ 19
3.1.2. Detecção do Sinal............................................................................................................. 27
3.1.3. OPT101 ............................................................................................................................ 28
3.1.4. Fotodiodos ........................................................................................................................ 29
3.1.5. Amplificadores para fotodiodos ......................................................................................... 31
3.1.6. BPW21R ........................................................................................................................... 33
3.1.7. Transmitância ................................................................................................................... 33
3.1.8. Espectrofotômetria ............................................................................................................ 34
3.1.9. Cálculo da Transmitância luminosa .................................................................................. 35
3.1.10. PADRÃO-OURO ........................................................................................................... 37
3.2. Eletrônica ............................................................................................................................. 37
3.2.1. Alimentação ...................................................................................................................... 37
3.2.2. Amplificadores .................................................................................................................. 38
3.2.3. Duplo Feixe ...................................................................................................................... 39
3.2.4. Microcontrolador ............................................................................................................... 41
3.2.5. Potenciômetro Digital (DIGPOT) ....................................................................................... 44
3.2.6. Display de LCD ................................................................................................................. 45
3.2.7. Controle do display ........................................................................................................... 46
3.2.8. Conversão A/D ................................................................................................................. 48
3.2.9. Processamento Digital do Sinal ........................................................................................ 49
3.2.10. Interrupção .................................................................................................................... 49
3.3. Programação........................................................................................................................ 50
3.4. Mecânica .............................................................................................................................. 52
3.4.1. Caixa e feixes ................................................................................................................... 52
3.4.2. Placas ............................................................................................................................... 54
4. Resultados ............................................................................................................................... 58
4.1. Repetibilidade ...................................................................................................................... 58
4.2. Testes de Aferição ............................................................................................................... 59
5. Discussão ................................................................................................................................ 63
6. Conclusão ................................................................................................................................ 66
7. Referências Bibliográficas ....................................................................................................... 67
8. Anexos .................................................................................................................................... 68
8.1. ANEXO A ............................................................................................................................. 68
8.2. ANEXO B ............................................................................................................................. 69
8.3. ANEXO C ............................................................................................................................. 70
9. APÊNDICE .............................................................................................................................. 72
Publicações .................................................................................................................................... 80
CBO 2010 (Congresso Brasileiro de Oftalmologia) ......................................................................... 80
18° SIICUSP ( Simpósio Internacional de Iniciação Científica) ....................................................... 80
XXII CBEB (Congresso Brasileiro de Engenharia Biomédica) ........................................................ 80
V SIIM (Simpósio de Instrumentação e Imagens Médicas) ............................................................. 80
Display de Verificação de Proteção Ultravioleta em Óculos de Sol ................................................. 81
Lista de Figuras
FIGURA 1 EXEMPLOS DE DANOS OCULARES DEVIDO A RADIAÇÃO ULTRAVIOLETA: (A) HIPEREMIA E; (B) CATARATA
[HTTP://WWW.MALTHUS.COM.BR/MG_IMAGEM_ZOOM.ASP?ID=803,
HTTP://WWW.CLINICADEOLHOSNACOES.COM.BR/CATARATA.PHP, ACESSADO EM 11/09/2010] ............................. 13
FIGURA 2 REAÇÃO PUPILAR A: A) POUCA LUZ E B) LUZ ABUNDANTE ................................................................................ 16
FIGURA 3 DIAGRAMA DE BLOCOS DO SISTEMA .................................................................................................................. 18
FIGURA 4 REPRESENTAÇÃO DE CONEXÕES DO SISTEMA .................................................................................................. 19
FIGURA 5 PADRÃO ILUMINANTE D65 (ESPECTRO) ............................................................................................................ 20
FIGURA 6 HLX64250 E RESPECTIVO ESPECTRO DE EMISSÃO .......................................................................................... 21
FIGURA 7 64440 E RESPECTIVO ESPECTRO DE EMISSÃO ................................................................................................. 21
FIGURA 8 COOL BLUE E RESPECTIVO ESPECTRO DE EMISSÃO ...................................................................................... 22
FIGURA 9 EAGLEYE E RESPECTIVO ESPECTRO DE EMISSÃO .......................................................................................... 22
FIGURA 10 LED BRANCO E RESPECTIVO ESPECTRO DE EMISSÃO .................................................................................... 23
FIGURA 11 LED AMARELO E RESPECTIVO ESPECTRO DE EMISSÃO .................................................................................. 23
FIGURA 12 LED VERMELHO E RESPECTIVO ESPECTRO DE EMISSÃO ................................................................................ 24
FIGURA 13 LED VERDE E RESPECTIVO ESPECTRO DE EMISSÃO ....................................................................................... 24
FIGURA 14 LED VIOLETA E RESPECTIVO ESPECTRO DE EMISSÃO .................................................................................... 25
FIGURA 15 ESPECTRO DE DIVERSOS LEDS ...................................................................................................................... 25
FIGURA 16 COMPOSIÇÃO DE LEDS UTILIZADA .................................................................................................................. 26
FIGURA 17 SOMA DE LEDS (FIGURA17) EM CONJUNTO COM SENSOR, COMPARADO À FUNÇÃO PONDERAÇÃO ............. 26
FIGURA 18 FUNÇÃO SENSIBILIDADE VISUAL DO OLHO HUMANO ........................................................................................ 27
FIGURA 19 CURVAS FOTÓPICA E ESCOTÓPICA [CIE] ....................................................................................................... 28
FIGURA 20 OPT101 E RESPECTIVA CURVA DE RESPOSTA [FOLHA DE DADOS:
HTTP://FOCUS.TI.COM/DOCS/PROD/FOLDERS/PRINT/OPT101.HTML] ...................................................................................... 29
FIGURA 21 ESQUEMA INTERNO DO OPT101 ..................................................................................................................... 29
FIGURA 22 MODELO DO FOTODIODO ................................................................................................................................. 30
FIGURA 23 DIFERENÇAS ENTRE OS MODOS FOTOCONDUTIVO E FOTOVOLTAICO[GRAEME, 1995] .................................. 31
FIGURA 24 CONFIGURAÇÃO BÁSICA DO AMPLIFICADOR DE TRANSIMPEDÂNCIA [FIGURA RETIRADA A.R.Z.NASCIMENTO,
REVISTA CIENTÍFICA PERIÓDICA – TELECOMUNICAÇÕES, 1999]. ............................................................................ 31
FIGURA 25 REDE TEE PARA REDUÇÃO DOS RESISTORES .................................................................................................. 32
FIGURA 26 (A) SENSOR BPW21R E; (B) ESPECTRO DE RESPOSTA DO SENSOR [FOLHA DE DADOS DO COMPONENTE:
HTTP://WWW.VISHAY.COM/PHOTO-DETECTORS/LIST/PRODUCT-81519/] ................................................................................ 33
FIGURA 27 TRANSMITÂNCIA EM UM FILTRO ....................................................................................................................... 34
FIGURA 28 (A) ESPECTROFOTÔMETROS USB2000 (B) E HR4000CG-UV-NIR ............................................................. 35
FIGURA 29 ESPECTROFOTÔMETRO CARY 5000 (VARIAN) .............................................................................................. 35
FIGURA 30 EXEMPLO DA DEFINIÇÃO DA TRANSMITÂNCIA LUMINOSA DE UM FILTRO ALEATÓRIO ...................................... 36
FIGURA 31 EXEMPLO ÓPTICO DO SISTEMA PROPOSTO ..................................................................................................... 36
FIGURA 32 (A) FONTE DE TENSÃO; (B) ENCAPSULAMENTO TO-220 DOS REGULADORES DE TENSÃO ............................ 37
FIGURA 33 AMPLIFICADOR DE TRANSIMPEDÂNCIA UTILIZADO ........................................................................................... 38
FIGURA 34 REPRESENTAÇÃO DO SISTEMA ANTES DA CALIBRAÇÃO .................................................................................. 39
FIGURA 35 REPRESENTAÇÃO DO SISTEMA CALIBRADO COM A LENTE POSICIONADA ....................................................... 40
FIGURA 36 REPRESENTAÇÃO DO SISTEMA CONSIDERANDO OSCILAÇÕES DA FONTE DE LUZ ........................................... 41
FIGURA 37 LÂMPADA KEELER USADA PARA TESTES INICIAIS.......................................................................................... 42
FIGURA 38 DIAGRAMA DE BLOCOS DO SISTEMA PARA OS PRIMEIROS TESTES ................................................................. 42
FIGURA 39: DIAGRAMA DE BLOCOS DO PRIMEIRO CIRCUITO DESENVOLVIDO ................................................................... 43
FIGURA 40 (A) PINAGEM E; (B) FOTO ILUSTRATIVA DO PIC16F877A ............................................................................... 44
FIGURA 41 (A) EXEMPLO DO ESQUEMÁTICO DE CONTROLE DA FAMÍLIA MCP4XXXX E; (B) ILUSTRAÇÃO DO
COMPONENTE ............................................................................................................................................................. 45
FIGURA 42 ESQUEMA GERAL PARA UTILIZAÇÃO DO DISPLAY LCD .................................................................................... 46
FIGURA 43 APRESENTAÇÃO NÚMERO UM DO DISPLAY ...................................................................................................... 46
FIGURA 44 APRESENTAÇÃO NÚMERO DOIS DO DISPLAY ................................................................................................... 47
FIGURA 45 APRESENTAÇÃO NÚMERO (A)TRÊS E (B) QUATRO DO DISPLAY ....................................................................... 47
FIGURA 46 APRESENTAÇÃO NÚMERO CINCO DO DISPLAY ................................................................................................. 47
FIGURA 47 APRESENTAÇÃO NÚMERO SEIS DO DISPLAY .................................................................................................... 48
FIGURA 48 FLUXOGRAMA DO PROGRAMA DO SISTEMA ..................................................................................................... 51
FIGURA 49 FOTO DO PROTÓTIPO REALIZANDO UMA MEDIDA DE CATEGORIA DE LENTE DE ÓCULOS DE PROTEÇÃO SOLAR.
................................................................................................................................................................................... 53
FIGURA 50 FOTO DAS VARIADAS PARTES DO PROTÓTIPO: (A) PROTÓTIPO; (B)TAMPA COM DISPLAY; (C)SENSOR NA
PARTE EXTERNA ; (D)ESPUMAS PARA ISOLAÇÃO ÓTICA: EVITA RISCOS NA LENTE TESTADA. ................................... 53
FIGURA 51 SUPORTE PARA LÂMPADA E CABOS DOS SENSORES PARA A CAIXA ................................................................ 54
FIGURA 52 EQUIPAMENTO DA LPKF PARA CONFECÇÃO DE PCB .................................................................................... 54
FIGURA 53 LAYOUT PRODUZIDO NO KICAD DA PLACA CONTROLADORA DO PROTÓTIPO ................................................ 55
FIGURA 54 VISUALIZAÇÃO DA PLACA EM 3D NO KICAD ................................................................................................... 55
FIGURA 56 PLACA DESENVOLVIDA NO LABORATÓRIO........................................................................................................ 56
FIGURA 57 PLACA DESENVOLVIDA PARA ARRANJO DE 6 LEDS ........................................................................................ 56
FIGURA 58 PLACA COM ARRANJO DE 6 LEDS ................................................................................................................... 57
FIGURA 59 GRÁFICO DE CORRELAÇÃO DA MEDIDA DO PROTÓTIPO COM O ESPECTROFOTÔMETRO ................................ 62
FIGURA 60 CURVA DE PONDERAÇÃO (VERMELHO) E ESPECTRO DE LEDS DESCALIBRADO (AZUL) ................................ 63
FIGURA 61 FILTRO DE ÓCULOS VERDE EM COMPARAÇÃO COM OS ESPECTROS DE EMISSÃO .......................................... 64
FIGURA 62 FILTRO DE ÓCULOS AMARELO EM COMPARAÇÃO COM OS ESPECTROS DE EMISSÃO ..................................... 64
Lista de Tabelas
TABELA 1 EFEITO DA RADIAÇÃO SOLAR SOBRE O OLHO HUMANO. ONDE UV: ULTRAVIOLETA E IV: INFRAVERMELHO
[HTTP://SATELITE.CPTEC.INPE.BR/UV/R-UV_E_OLHO.HTML, ACESSADO EM 11/09/2010]. .................................. 14 TABELA 2 VALORES DE TRANSMITÂNCIAS PARA FILTROS SOLARES UV DE USO EM ÓCULOS – DADOS RETIRADOS DA
NORMA NBR15111 ................................................................................................................................................... 15 TABELA 3 REPETIBILIDADE COMPARANDO TRÊS MEDIDAS DIFERENTES DA TRANSMITÂNCIA DA LUZ NOS ÓCULOS COM
A LÂMPADA HLX64250 - OSRAM 6V ..................................................................................................................... 59 TABELA 4 REPETIBILIDADE COMPARANDO DUAS MEDIDAS DIFERENTES DA TRANSMITÂNCIA DA LUZ NOS ÓCULOS COM
A LÂMPADA -64440 - OSRAM 12V .......................................................................................................................... 59
TABELA 5 DIFERENÇA ENTRE MÉDIA ARITMÉTICA E COM A PONDERAÇÃO W(Λ) ............................................................. 61
TABELA 6 DIFERENÇA ENTRE MEDIDA NO PROTÓTIPO E APROXIMAÇÃO DO PADRÃO-OURO .......................................... 61
Resumo
As medidas de transmissão de radiações ultravioletas e infravermelhas em lentes de óculos de sol
são requisitos das normas para certificação destas lentes. Segundo a norma brasileira,
NBR15111(2004), as regiões do espectro eletromagnético relativas ao UVA, UVB e UVC (100 -
400nm) e infravermelho (700 - 1400nm) devem ser protegidas, por filtros em lentes, de acordo com
as categorias dos óculos. As categorias variam de 0 a 4 (lentes mais claras à lentes mais escuras)
e dependem da quantidade de transmissão de luz visível através das lentes dos óculos de sol,
segundo a tabela da norma. Neste trabalho foi desenvolvido um sistema opto - eletrônico,
utilizando-se fontes emissoras de luz (conjunto de LEDs), que cobrem o espectro eletromagnético
na região de 380nm – 780nm; dois sensores idênticos para o visível, um para referência de sinal e
outro para a medida efetiva da transmissão da luz através da lente dos óculos; e um circuito
eletrônico para controle do sinal, fornecimento de resultados e interface com o usuário. O protótipo
apresentou uma precisão de 0,1% na transmissão relativa; resolução de 0,1% e fator de correlação
de r2 = 0,9982 com o espectrofotômetro CARY 5000 da VARIAN. O sistema foi implementado num
display de auto-atendimento para o publico de medidas de categoria e proteção ultravioleta em
óculos de sol, que está atualmente disponível no departamento de Engenharia Elétrica da EESC-
USP.
Palavras-chave: categoria de óculos de sol, radiação visível, transmissão de luz visível,
lentes de óculos.
Abstract
The measurements of the transmittance of ultraviolet and infrared radiation through sunglasses are
standard requirements for certification of these lenses. According to Brazilian Standard NBR15111,
the electromagnetic spectrum relative to UVA, UVB and UVC (100 – 400nm) and infrared (700-
1400nm) must be protected, by filters, according with the lens category. The categories are in a
scale of 0 to 4, according to the amount of visible light transmitted through the sunglasses. An opto-
electronic set up was assembled in this work, using light sources (set of LEDs), which cover the
electromagnetic spectrum in the range of 380nm - 780nm; two identical sensors for visible light; one
for signal reference and another for measuring the visible light transmission through the lens of the
sunglasses; and an electronic circuit to control the signal, providing results and user interface. The
prototype had an accuracy of 0.1% for transmission; resolution of 0.1% and correlation factor of r2 =
0.9982 compared to CARY 5000 - Varian spectrophotometer. The system was implemented in a
display which measures the UV protection in sunglasses and available for the community at the
Department of Electrical Engineering (EESC-USP), to provide measurements of the category of
such sunglasses.
Keywords: sunglasses category, visible radiation, visible light transmission, glass lenses.
13
1. Introdução
É visto que radiações eletromagnéticas com freqüências nas faixas da luz ultravioleta (100
nm – 400 nm), Visível (400 nm – 700 nm) e Infravermelho (700 nm – 1400 nm) podem causar
danos oculares sérios, sendo que cada componente do olho absorve uma quantidade específica de
cada radiação [Maila, H.,1991].
O meio ocular absorve uma quantidade cada vez maior da energia radiante incidente sobre
a córnea conforme aumentam os comprimentos de onda do infravermelho próximo. Para
comprimentos de onda acima de 1400 nm, as moléculas de água absorvem bastante a radiação e,
portanto, a córnea e o humor aquoso absorvem toda a radiação incidente. Para comprimentos de
onda além de 2500 nm, a córnea é efetivamente o único meio absorvente [Scott, J.A, 1988].
Para a radiação infravermelha, é comprovado o processo ativo de catarata em pessoas
submetidas aos raios infravermelhos [Tsutomu, O., 1994; Lydahl E., 1984].
Não somente para o infravermelho, mas também para o ultravioleta (UVA: 315nm – 400nm,
UVB: 280nm – 315nm, UVC: 100nm – 280nm) existem evidências que associam esta radiação com
patologias que afetam os olhos. Os sinais e sintomas mais comuns, determinados por uma
exposição aguda, são hiperemia (aumento da quantidade de sangue circulante), lacrimejamento
intenso, prurido (coceira), fotofobia, edema conjuntival e palpebral e dificuldade de adaptação ao
escuro. [Oliveira, P.R.; Oliveira, A.C.; Oliveira, F.C., 2001]. Ainda, há estudos que evidenciam que a
exposição da córnea à irradiação ultravioleta induz alterações patológicas em sua estrutura.
Figura 1 Exemplos de danos oculares devido a radiação ultravioleta: (a) Hiperemia e; (b) Catarata [http://www.malthus.com.br/mg_imagem_zoom.asp?id=803,
http://www.clinicadeolhosnacoes.com.br/Catarata.php, acessado em 11/09/2010]
Os danos causados no olho, devido a radiações provenientes do sol, estão resumidamente
apresentados na Tabela 1 [Sliney, D.; Freasier B. C.; 1973], e exemplificados na Figura 1.
14
Tabela 1 Efeito da radiação solar sobre o olho humano. Onde UV: Ultravioleta e IV: Infravermelho
[http://satelite.cptec.inpe.br/uv/R-UV_e_olho.html, acessado em 11/09/2010].
Região espectral Tecido afetado
Local de absorção
Tipo de dano
UVC (< 280nm) UVB (280–320nm)
Córnea Epitélio Fotoquímico: fotoqueratite e opacidades na
córnea
UVB (280–320nm) UVA (320–400nm)
Cristalino Núcleo Fotoquímico: Catarata
Visível (400–750nm)
Retina
Epitélio pigmentário
Hemoglobina Pigmento macular
- Térmico: diminuição da visão - Hemorragia intraocular
- Alterações na percepção de cores
IVA (780–1400nm) Retina
Cristalino
Epitélio pigmentário
Epitélio
- Térmico: diminuição da visão - Catarata
IVB (1400– 3000nm)
Córnea Epitélio Opacidades
IVC (3000–10000nm)
Córnea Epitélio Queimaduras superficiais
Este conceito sobre os malefícios da exposição à radiação ultravioleta está difundido pela
maioria da população, no qual muitos oftalmologistas recomendam fortemente o uso de filtros UV
para lentes. Esta preocupação também está presente em outros níveis, atingindo líderes
governamentais, se traduzindo em projetos de lei que tornaria obrigatória a proteção contra
radiação ultravioleta nos óculos de sol, (ex: PROJETO DE LEI No 5.534, DE 2005) e
representantes de grandes empresas de óculos, tendo como conseqüência a idéia de se vender
lentes de óculos que possuem garantias de proteção contra o UV.
Porém a preocupação atual vem do fato das lentes possuírem ou não a proteção devida,
uma vez que está mencionado pelo fabricante que os óculos possuem a proteção contra a radiação
UV.
Neste contexto, está inserida a NBR15111 que descreve a proteção necessária dos filtros
de luz para óculos de sol. Esta norma estabelece as características físicas (mecânicas, ópticas,
etc.) para óculos de sol e filtros de proteção solar com potência nominal nula, ou seja, que não
sejam lentes para óculos corretivos, mas previstos para uso geral na proteção contra radiações
solares e também para uso social e doméstico, inclusive no trânsito. [ABNT. NBR 15111: 2004]
As lentes solares são divididas em 5 categorias, de 0 – 4, que se referem à porcentagem da
transmitância da luz visível (380nm – 780nm). As categorias estão apresentadas na Tabela 2.
Para cada uma destas categorias existe um limite para transmissão de radiação UVA e
UVB, segundo a norma NBR15111.
15
Tabela 2 Valores de Transmitâncias para Filtros Solares UV de Uso em Óculos – dados retirados da norma NBR15111
Assim, para se saber se os óculos de sol estão protegidos contra a radiação ultravioleta, é
necessário previamente saber em que categoria estes óculos se enquadram.
Este teste se torna importante, pois a proteção contra os raios ultravioleta também depende
da contração pupilar humana. A pupila se dilata e se contrai conforme a intensidade luminosa que
atinge o olho, um ótimo recurso quando se expõe os olhos em um dia ensolarado uma vez que a
contração pupilar ajuda no bloqueio contra os raios ultravioleta. O grande problema dos óculos sem
proteção adequada é justamente a inibição deste recurso natural do olho, reduzindo apenas a
intensidade da parte visível do espectro eletromagnético e ocasionando a dilatação da pupila,
enquanto não há a proteção proporcional dos raios ultravioleta.
Por exemplo, um óculos pertencente à categoria 0 – referente aos óculos com alta
transmitância de luz visível – que possua uma transmitância no visível de 80%, necessitam apenas
Categoria Perfil da lente Exigência de redução solar
Região Visível do espectro de transmitância luminosa(Tv)
Transmitância UV permitida
280-315nm (UVB)
315-380nm (UVA)
0
Uso estético . Não são óculos de sol, capacidade muito baixa de redução
do brilho solar. Proteção UV
baixa limitada .
Pouca >80% - 100% 8%– 10% 80% – 100%
1
Uso estético. Não são óculos de sol, capacidade baixa
de redução do brilho
solar. Proteção UV média-baixa
limitada.
Baixa >43% - 80% 4,3% – 8,0% 43% – 80%
2
Óculos de sol. Média capacidade
de redução do brilho solar.
Proteção UV média limitada.
Média >18% - 43% 1,8% – 4,3% 18% – 43%
3
Óculos de sol. Alta capacidade de
redução do brilho solar. Proteção UV
alta limitada.
Alta >8% - 18% 0,8% – 1,8% 4% – 9%
4
Óculos de sol. Extrema
capacidade de redução do brilho
solar. Proteção UV muito alta.
Impróprio para dirigir.
Muito Alta >3% - 8% 0,3% – 0,8% 1,5% – 4%
16
20% de proteção UVA e 92% de proteção UVB, pois neste caso, o olho é também protegido pela
miose (contração da pupila). Já um óculos de categoria 4 – com baixa transmitância de luz visível -
que possua uma transmitância no visível de 3%, necessitam de uma proteção de 99,7% dos raios
UVB e de 98,5% de proteção UVA, pois o olho se encontra em um estado de pupila dilatada
(Figura 2).
A última coluna da Tabela 2 traz os valores permitidos de transmissão de ultravioleta para
cada uma das categorias.
Figura 2 Reação Pupilar a: a) Pouca luz e b) Luz abundante
17
2. Objetivo
O objetivo deste trabalho foi desenvolver um sistema para medidas de transmissão de luz
branca em lentes oftálmicas, permitindo assim, analisar a categoria das mesmas, segundo a norma
brasileira NBR15111.
A idéia final é de acoplar este sistema a um sistema de medidas de ultravioleta (UVA e
UVB) para lentes de óculos, que é denominado “Quiosque de auto-atendimento para análise de
proteção de ultravioleta em óculos de sol” e que faz parte de um protótipo do Laboratório de
Instrumentação Oftálmica (LIO), e estaria exposto ao público no Departamento de Engenharia
Elétrica da EESC-USP com o intuito de informar a população sobre o filtro de proteção de seus
óculos.
18
3. Materiais e Métodos
O sistema desenvolvido consiste nas seguintes divisões: ótica, eletrônica e de
programação. O esquema da Figura 3 ilustra o diagrama de blocos destas partes do sistema.
Figura 3 Diagrama de blocos do sistema
A parte ótica do protótipo subdivide-se em iluminação (fonte de luz cobrindo o espectro de
380nm – 780nm) e na detecção do sinal, realizado por sensores óticos, que fornecerão um sinal
elétrico em função da quantidade de luz que os atingem.
A parte eletrônica consiste em: fonte linear de 12 V não regulada, que alimenta um
regulador de tensão de 5 volts para alimentação dos circuitos digitais e um regulador de tensão de
8 volts para alimentação do circuito amplificador; circuito que consiste na amplificação de um
sensor utilizando um potenciômetro com ajuste manual e na amplificação do segundo sensor com
um potenciômetro digital; microcontrolador com LEDs e display de LCD como saídas e o push-
bottom como botão de entrada da interrupção do microcontrolador.
A Figura 4 apresenta uma representação da disposição de ligação do sistema.
19
Figura 4 Representação de conexões do sistema
Para o funcionamento e controle do sistema, foi feito um programa para o microcontrolador
com: inicializações (A/D e Display), sub-rotinas de interrupção, conversão dos sinais analógicos
para sinais digitais, funções para calibração dos amplificadores, funções para realização de
medidas, biblioteca para o controle do potenciômetro digital com funções específicas e
comunicação com o display LCD e o push-bottom de interrupção.
Todo o sistema foi montado em uma caixa com uma disposição ótica favorável para a
realização das medidas. Os detalhes de cada parte estão desenvolvidos a seguir.
3.1. Óptica
A parte ótica consiste em um sistema de iluminação, que foi feito por lâmpadas e LEDs, e a
detecção foi feita primeiramente em duplo feixe, ou seja, a fonte luminosa atinge dois sensores, um
de medida e um para referência, e posteriormente com apenas um feixe, um sensor. O método de
duplo feixe proporciona uma boa estabilidade para as medidas com lâmpadas incandescentes,
evitando que flutuações na intensidade luminosa alterem o valor de referência para as medidas. O
método está detalhado nas próximas seções desta monografia. Tanto o espectro das fontes
luminosas, quanto o espectro de transmitância dos filtros solares foram obtidos utilizando
espectrofotômetros.
3.1.1. Iluminação
O tipo de iluminação utilizado para a sensibilização dos sensores tem um papel fundamental
para a precisão das medidas. O comumente usado padrão iluminante D65, definido pela
C.I.E.(Comissão Internacional de Iluminação), corresponde aproximadamente a um sol do meio-dia
no Oeste Europeu e no Norte Europeu, sendo também chamado de padrão Daylight (luz do dia). O
padrão D65 destina-se a representar a média de „luz do dia‟ e possui uma temperatura de cor
correlacionada de cerca de 6500K. Deve ser utilizado em todos os cálculos colorimétricos que
20
exigem uma iluminação representativa da „luz do dia‟ [ISO 10526:1999/CIE S005/E-1998]. A Figura
5 mostra o espectro de uma fonte de luz do padrão D65.
Figura 5 Padrão iluminante D65 (espectro)
Os valores tabelados para cálculos colorimétricos referente ao padrão D65 se encontram no
Anexo A, encontrados no CIE [http://www.cie.co.at/publ/abst/datatables15_2004/std65.txt].
Uma vez que o problema era de se encontrar uma lâmpada com espectro compatível com o
padrão D65, testou-se diferentes fontes de iluminação (lâmpadas incandesentes, lâmpadas xenon,
LEDs) afim de se obter o melhor espectro.
Os espectros analisados foram obtidos utilizando os espectrofotômetros de fibra ótica, que
permitiram medir a emissão de luz das lâmpadas em unidades arbitrárias, em função do
comprimento de onda.
As lâmpadas HLX64250 - OSRAM 6V; 64440 - OSRAM 12V; COOL BLUE OSRAM 12V
60/55W – XENON; EAGLEYE 12V 60/55W – XENON; LED branco; e uma composição de LEDs,
branco, amarelo, vermelho, laranja, ultravioleta, infravermelho, verde e violeta. Todas as fontes de
luz foram testadas e analisadas, obtendo seus respectivos espectros de emissão. Os espectros e a
forma de cada fonte de iluminação encontram-se nas Figuras 6-17.
21
HLX64250 - OSRAM 6V
Figura 6 HLX64250 e respectivo espectro de emissão
64440 - OSRAM 12V
Figura 7 64440 e respectivo espectro de emissão
22
COOL BLUE OSRAM 12V 60/55W - XENON
Figura 8 COOL BLUE e respectivo espectro de emissão
EAGLEYE 12V 60/55W - XENON
Figura 9 EAGLEYE e respectivo espectro de emissão
23
LED branco
Figura 10 LED branco e respectivo espectro de emissão
LED amarelo
Figura 11 LED amarelo e respectivo espectro de emissão
24
LED vermelho
Figura 12 LED vermelho e respectivo espectro de emissão
LED verde
Figura 13 LED verde e respectivo espectro de emissão
25
LED violeta
Figura 14 LED violeta e respectivo espectro de emissão
Figura 15 Espectro de diversos LEDs
26
Figura 16 Composição de LEDs utilizada
Figura 17 Soma de LEDs (figura17) em conjunto com sensor, comparado à função ponderação
27
3.1.2. Detecção do Sinal
Porém, não só a fonte emissora deve se adequar ao exigido pela norma, mas também os
sensores. A ponderação de visibilidade espectral para visão com luz diurna (V ()) também deve
ser considerada pelo objeto receptor da luz transmitida pelo filtro.
Essa função descreve a média da sensibilidade visual do olho humano para diferentes
comprimentos de onda. A função padrão estabelecida pela C.I.E. está apresentada na Figura 18.
Figura 18 Função sensibilidade visual do olho humano
Existem duas funções de luminosidade devido à diferença captada pelo olho humano na
alteração de intensidade da luz (Figura 19). Para intensidades de luz do dia-a-dia, a resposta do
olho humano segue a curva Fotópica e para intensidades baixas de luz, a curva Escotópica. Os
dados das duas curvas estão no Anexo C. A curva de sensibilidade do olho utilizada nos cálculos
de transmitância é a curva Fotópica, estabelecida pela C.I.E.
28
Figura 19 Curvas Fotópica e Escotópica [CIE]
O fato de se incluir a curva de sensibilidade do olho humano no cálculo da transmitância é
conseqüência da resposta pupilar do olho humano. Segundo DANTAS,A.M. ZANGALLI,A.L., “A
incidência dos raios luminosos sobre a pupila leva à modificação do diâmetro das mesmas”. “O
arco reflexo não envolve o córtex cerebral; portanto as reações pupilares não se tornam
conscientes”. As curvas da função de luminosidade traduzem, então, a resposta pupilar à radiação
de luz visível, uma proteção natural contra os raios ultravioleta. Assim, a transmitância calculada
depende do quanto a pupila se dilata quando se coloca o óculos de sol.
Para tal, foram utilizados dois tipos de sensores: um sensor integrado, com amplificação
interna, para a familiarização com a idéia de um sensor de luz e um fotodiodo, com resposta
espectral mais próxima a curva de resposta do olho humano.
3.1.3. OPT101
O sensor OPT101 foi usado nos primeiros testes para a montagem do equipamento. Mesmo
não tendo uma resposta adequada para o tipo de medida, pois o ponto de máxima resposta do
sensor é na região do infravermelho, este sensor foi importante para o avanço do projeto, uma vez
que o foco no momento era o funcionamento da parte digital.
29
Figura 20 OPT101 e respectiva curva de resposta [folha de dados: http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/opt101.html]
O OPT101 possui opção de alimentação simples, com um amplificador de transimpedância
interno com a opção de se alterar o ganho externamente. É um sensor utilizado em Instrumentação
Médica e Laboratorial. A Imagem do sensor e seu espectro de resposta estão apresentados na
Figura 20. A Figura 21 mostra a configuração interna do sensor.
Figura 21 Esquema interno do OPT101
3.1.4. Fotodiodos
O fotodiodo é um componente eletrônico feito a partir de uma junção semicondutora, que
converte a energia de um fóton em um sinal elétrico, liberando e acelerando portadores de
condução de carga dentro do semicondutor.
30
Quando um fóton com energia suficiente atinge a junção, ele gera pares elétron-lacuna,
levando-os para um estado de condução. O elétron e a lacuna são varridos pelo campo elétrico na
região de depleção da junção, e ao se movimentarem, geram a fotocorrente [Graeme,J.G., 1995].
Este modelo representado por uma fonte de corrente caracteriza-o como um transdutor ativo. A
Figura 22 ilustra um modelo de fotodiodo. A modelagem permite análise do componente em
aplicações em circuitos.
Figura 22 Modelo do Fotodiodo
Sua característica semicondutora relaciona-o a um diodo comum, o que proporciona a esse
tipo de transdutor dois modos de utilização principais: fotovoltaico; e fotocondutivo, devido à
polarização dada ao campo elétrico da junção.
Nos dois modos, a fotocorrente varia linearmente com a intensidade do fluxo luminoso,
porém no modo fotovoltaico as variações na iluminação variam a tensão da junção
logaritmicamente, provocando uma mudança na polarização da junção e aumentando a não-
linearidade. Este modo apresenta também um alto offset dc, devido à corrente que flui pela alta
resistência do fotodiodo.
O modo fotocondutivo (ep<0) apresenta uma corrente de polarização chamada “corrente de
escuro” (Dark Current), que aparece por causa da resistência interna da junção que está
polarizada. Esta corrente gera um offset na fotocorrente, representando um erro nas medidas uma
vez que mesmo que a luz cesse, há ainda uma corrente atravessando a junção. Porém o circuito
conversor corrente-tensão consegue aprimorar bastante este circuito. A Figura 23 mostra a
diferença entre os modos fotovoltaico e fotocondutivo.
31
Figura 23 Diferenças entre os modos fotocondutivo e fotovoltaico[Graeme, 1995]
3.1.5. Amplificadores para fotodiodos
O amplificador mais utilizado para aplicações com fotodiodos é o Amplificador de
Transimpedância. Com ele é possível que a corrente elétrica seja transformada em uma tensão
elétrica na saída com uma ordem de grandeza bastante superior [Graeme, 1995]. Na Figura 24
está representado o amplificador básico.
Figura 24 Configuração básica do Amplificador de Transimpedância [figura retirada A.R.Z. Nascimento, Revista Científica Periódica – Telecomunicações, 1999].
32
A tensão de saída e ganho do amplificador são dados pelas expressões (1) e (2),
respectivamente.
(1)
(2)
O resistor único de realimentação, RR, atua como o ganho da fotocorrente e gera com ela a
transformação para uma tensão de saída. O resistor RC reduz o offset gerado pelo
desbalanceamento das correntes de polarização do amplificador operacional, sendo necessário
que RC = RR. Porém, é possível perceber pela equação 1 que para correntes na ordem de µA,
necessitar-se-ia de resistores da ordem de MΩ para se obter uma tensão que fosse adequada para
a realização da medida. Esse é um aspecto desvantajoso, uma vez que o ruído térmico é
proporcional à resistência elétrica do material.
Uma solução eletrônica é a configuração tee de realimentação, mostrado na Figura 25.
Figura 25 Rede tee para redução dos resistores
A resistência equivalente da rede tee, REQ, é dada pela expressão (3)
, para (3)
A substituição do resistor único, RR, de realimentação por uma rede tee resistiva, melhora o
nível de ruído [Graeme]. Isso acontece porque essa configuração reduz a grandeza dos resistores
utilizados, mantendo a resistência equivalente com o mesmo valor. Com isso, reduz-se o ruído
térmico produzido por resistores de alta resistividade. Reduz também a diferença entre as correntes
de polarização do amplificador operacional, reduzindo os efeitos de offset.
33
3.1.6. BPW21R
A mudança mais importante em relação à primeira versão do projeto, que utilizou o
OPT101, foi a utilização de sensores com uma resposta mais adequada à região do espectro
visível para abranger a faixa desejada de 380 nm a 780 nm. A curva de resposta deste sensor se
aproxima à curva de sensibilidade do olho, visto na Figura 26b.
Este sensor, apresentado na Figura 26a, cujo espectro de sensibilidade está ilustrado na
Figura 26b, é um fotodiodo planar de silício (Si), hermeticamente fechado em um invólucro TO-5,
desenvolvido pela Vishay para medidas de alta precisão em linearidade [Folha de Dados do
componente, http://www.vishay.com/photo-detectors/list/product-81519/]. O componente possui
também uma janela de vidro liso com correção de cores, o que dá a aproximação da resposta
espectral do olho humano. Sua corrente máxima de escuro (Dark Current) é de 30 nA, considerada
baixa em relação às correntes reversas de µA esperadas.
Figura 26 (a) Sensor BPW21R e; (b) espectro de resposta do sensor [folha de dados do componente:
http://www.vishay.com/photo-detectors/list/product-81519/]
3.1.7. Transmitância
A Transmitância é definida como sendo a fração da luz incidente com um comprimento de
onda específico, que atravessa uma amostra de matéria [Hecht, E. Optics New York, Addison-
Wesley Publishing Company, 1990. Second Edition]. É determinada pela equação 4, na qual I
representa a luz que atravessa a amostra e I0 a luz incidente, como ilustra a Figura 27.
(4)
34
Ou ainda,
(5)
Figura 27 Transmitância em um filtro
3.1.8. Espectrofotometria
O espectrofotômetro é um aparelho que possibilita, entre outras funções, medir a
porcentagem de transmissão da luz em um meio translúcido, em função de seu comprimento de
onda [Basic UV/Visible Spectrofotometry: Theory and Practice, Pharmacia Biotech, (1997) M
Human, editor, Cambridge, England]. Neste trabalho um espectrofotômetro é utilizado para ser o
padrão-ouro para comparações das medidas com o aparelho desenvolvido.
Os espectrofotômetros utilizados foram o CARY 5000, da Varian, que permite medidas a
passos de até 0,1nm, apresentado na Figura 29, o espectrofotômetro USB2000 (Ocean Optics),
equipamento que mede no intervalo de 200-1100nm em passos de até 0,3nm, Figura 28a, e que
utiliza uma fibra ótica como caminho ótico de entrada, comunicando-se com computador por meio
de interface USB, e um espectrofotômetro bastante parecido com este último, o HR4000CG-UV-
NIR (Ocean Optics, Figura 28b).
35
Figura 28 (a) Espectrofotômetros USB2000 (b) e HR4000CG-UV-NIR
Figura 29 Espectrofotômetro CARY 5000 (Varian)
Os espectrofotômetros calculam a transmitância das amostras com grande precisão, e por
isso foram consideradas as medidas padrão-ouro para a certificação do equipamento que foi
desenvolvido.
3.1.9. Cálculo da Transmitância luminosa
Para o cálculo da categoria, é analisada a transmitância luminosa do filtro solar.
Pela norma NBR15111:
(6)
onde, SD65 () é a distribuição espectral da radiação do iluminante-padrão D65 da CIE, V é a
transmitância luminosa do filtro de proteção solar referente ao iluminante-padrão D65 da CIE, F
36
() é a transmitância espectral dos filtros de proteção solar (calculada como %T no
espectrofotômetro) e V () é a função da visibilidade espectral para a visão com luz diurna.
A definição apresentada na Equação 6 mostra que a transmitância necessária para se
calcular a categoria das lentes (V) é definida pelo cálculo de três fatores: fonte emissora de luz,
transmitância do filtro (F) e curva de resposta do olho humano, Figura 30.
Figura 30 Exemplo da definição da transmitância luminosa de um filtro aleatório
A relevância do espectro da fonte de luz e da sensibilidade do olho humano são fatores que
podem ser considerados como uma ponderação da transmitância espectral dos filtros solares para
a realização da média. A equação 7, mostra a média ponderada dos filtros, utilizando W (λ) como
função ponderal. [ABNT. NBR15111:2004].
(7)
Levando em consideração essas ponderações, a tentativa é adequar ao máximo o espectro
da fonte (SD65) juntamente com a resposta espectral do sensor(S(λ)) à função de ponderação W (λ),
para obter maior exatidão na medida. O sistema proposto está exemplificado na Figura 31
Figura 31 Exemplo óptico do sistema proposto
37
3.1.10. Padrão-ouro
O espectrofotômetro CARY 5000 utiliza uma técnica de se calcular a linha de base
(BASELINE), possibilitando ao equipamento medir a transmitância real de um filtro (F ())
independentemente do espectro da fonte e da resposta do sensor na região do espectro em que se
deseja realizar a medida. Isso significa que para o cálculo da V (transmitância luminosa do filtro de
proteção solar referente ao iluminante-padrão D65 da CIE), deve-se utilizar uma ponderação (W(λ))
que leva em conta o padrão D65 de emissão e a curva de visibilidade do olho humano V ().
Assim, a transmitância luminosa V é calculada como uma média ponderada, onde a
transmissão do filtro para cada comprimento de onda, medida com o CARY5000, é multiplicada por
uma ponderação W(λ). A matriz ponderação está apresentada no Anexo B.
3.2. Eletrônica
Como visto anteriormente, a parte eletrônica consiste na alimentação (fonte de tensão,
regulada com CI‟s específicos), amplificadores de transimpedância (utilizando um potenciômetro
digital para ajuste de ganho automático) e um microcontrolador que faz o controle dos periféricos
como display e botão de interrupção e faz a conversão do sinal analógico.
3.2.1. Alimentação
Como fonte de alimentação foi utilizada uma fonte linear 12 volts - 300mA, não-regulada,
como mostra a Figura 32a.
Figura 32 (a) Fonte de tensão; (b) Encapsulamento TO-220 dos reguladores de tensão
38
As tensões utilizadas no projeto são de 5 volts, para os circuitos digitais (microcontrolador,
potenciômetro digital e alimentação do display LCD) e 8 volts para o backlight do display de LCD e
para os amplificadores. Escolheu-se 8 volts, pois é fato que os amplificadores operacionais
apresentam uma perda de tensão que não os permite fornecer a tensão máxima de alimentação
em suas saídas. Assim, para que se obter tensões de 5 volts, seria necessário uma tensão maior
de alimentação. Também por esse motivo, foi estabelecida uma tensão máxima na saída dos
amplificadores de 4,5 volts, quando realizados testes com duplo feixe, para que não houvesse
nenhuma incompatibilidade no conversor A/D do microcontrolador, uma vez que este está
alimentado com 5 volts.
Assim, além da fonte, foram utilizados dois estabilizadores de tensão integrados, o LM7805
e o LM7808, Figura 32b. Utilizou-se também um conector Jack para fonte de alimentação e um
botão on/off para ligar e desligar o aparelho.
3.2.2. Amplificadores
Como visto sobre fotodiodos, dependendo da polarização da junção fornecida, muito do seu
funcionamento e desempenho podem mudar. Um circuito amplificador com um amp op consegue
reduzir a não-linearidade produzindo uma tensão fixa de polarização no fotodiodo e também reduzir
as correntes de offset [Graeme, 1995]. Assim, foi construído um circuito amplificador de
transimpedância com baixo ruído e com ajuste fino de offset, utilizando o circuito integrado
CA3140.
Os resistores e capacitores foram escolhidos de forma que se obtivesse uma boa relação
sinal-ruído e que o tempo de resposta do circuito não fosse comprometido. O amplificador montado
está representado na Figura 33.
Figura 33 Amplificador de transimpedância utilizado
39
O diodo zener é previsto para proteção do circuito digital que utiliza tensões de 5 volts,
enquanto que o circuito amplificador possui alimentação de 8 volts. Não foi utilizado, pois o
amplificador operacional CA3140 não forneceu tensão superior que o limite sugerido para o
microcontrolador, de 5,3 volts.
O ajuste do ganho é feito pelo resistor R2, podendo assim permitir que os resistores Rc e RfT
sejam casados para a redução do offset. No caso em que o sensor é o de referência, R2 é um
trimpot, resistor variável de 50kΩ, e para o sensor de medição, utilizou-se o potenciômetro digital
de 50kΩ, para ajuste automático. A variação máxima do ganho é calculado pela equação 8.
, (8)
[V/A] (9)
O ruído intrínseco gerado pelo fotodiodo e pela configuração é amenizado colocando-se o
capacitor C. Escolheu-se trabalhar com um capacitor de 33 nF, opção com melhor relação entre a
filtragem do sinal e o tempo de resposta do sinal
3.2.3. Duplo Feixe
A utilização de duplo feixe como referência da fonte de luz para as medidas pode trazer
dúvidas quanto à grandeza do sinal dos sensores e do ganho, que são diferenciados para cada
feixe. Pode-se mostrar que, se os sinais dos dois amplificadores forem iguais, a referência ainda
mantém a medida exata, sistema representado na Figura 34, onde L representa a fonte de luz, x
representa as fotocorrentes dos sensores, G representa o ganho do amplificador de
transimpedância e y representa a tensão proporcional a quantidade de luz detectada pelos
sensores.
Figura 34 Representação do sistema antes da calibração
40
Na Figura 34, realiza-se a calibração do sistema de forma automática, na qual se ajusta o
ganho G1 até que os sinais de saída se igualem. Assim, temos o sinal de referência como 100%,
pois , sendo que a transmitância medida ( ) é:
(10)
A Figura 35 representa o sistema já calibrado e uma lente com transmitância Tv, posicionada
para a realização da medida.
Figura 35 Representação do sistema calibrado com a lente posicionada
Onde, y2 e yref são dados por:
(11)
(12)
Colocando uma lente com transmitância TV na frente do sensor de amostra, tem-se que a
intensidade da corrente na saída do sensor agora é , , uma vez que a
fotocorrente é proporcional a densidade de fluxo luminoso que atinge o sensor. A transmitância
medida será:
(13)
Caso L sofra variação na intensidade luminosa, o sensor de referência acompanha a
oscilação e permite uma leitura ainda exata da transmitância (Figura 36).
41
Figura 36 Representação do sistema considerando oscilações da fonte de luz
(14)
(15)
Seja a variação da intensidade do sinal dos sensores diretamente proporcional à oscilação
da fonte de luz, se a fonte agora é K(t). L, com K(t) um fator de oscilação, então o sinal de saída
dos sensores é:
(16)
Isso seria um problema se as medidas do sensor da amostra fossem feitas em tempos
diferentes do que para o sensor de referência. Como o tempo uma vez que a conversão é
feita fazendo divisão de um sinal pelo outro no mesmo instante de tempo, tem-se:
(17)
Mostra-se assim que a o sensor de referência funciona para melhorar a precisão do sistema
contra oscilações da fonte de luz.
3.2.4. Microcontrolador
A idéia de poder controlar sistemas e operações de forma automática e digital é uma
facilidade hoje em dia graças ao uso de um único chip, capaz de realizar funções específicas e
operações complexas, tornando o uso de microcontroladores muito diversificado.
Pensando na automatização do controle de ganho e na utilização de um meio de interação
do usuário com o sistema (utilizando o display LCD e botão de interrupção), o uso de um
microcontrolador ficou praticamente indispensável.
42
Os primeiros testes para adequação do circuito digital para que pudesse fazer a aquisição
das medidas analógicas, foram realizados com a lâmpada incandescente KEELER, Figura 37, e o
sensor OPT101. Com a fonte e os sensores fixos, foi desenvolvida a eletrônica de controle do
sistema.
Figura 37 Lâmpada KEELER usada para testes iniciais
Figura 38 Diagrama de blocos do sistema para os primeiros testes
A Figura 38 apresenta a idéia do sistema óptico e eletrônico. Em princípio utilizou-se o
microcontrolador da família 8051, escolhido, pois, além de ser uma ferramenta utilizada em aulas
para o curso de Engenharia Elétrica da USP – São Carlos, é também um componente fácil de ser
encontrado e com baixo custo.
Foram feitos programas de testes dos pinos de entrada/saída, testes de interrupção
utilizando um push-bottom, um LED blinker para testes de temporização, testes de controle de um
display de LCD 16x2 e testes de controle de um conversor A/D (AD0808). Os programas foram
43
feitos em linguagem de programação C, e desenvolvidos no compilador IAR Embedded
Workbench. A Figura 39 representa os testes realizados com o 8051.
Figura 39: Diagrama de blocos do primeiro circuito desenvolvido
A dificuldade e o tempo gastos para realizar a comunicação e no aprendizado com o
AD0808 foram altos, decidindo-se utilizar outra plataforma de trabalho, alterando o
microcontrolador da família 8051 para a utilização de um PIC.
Esta família de microcontroladores, exemplificada na Figura 40, além das características
básicas do 8051, tem opções de conversor A/D interno. Ainda, o software „MPLAB IDE‟, utilizado
para a programação deste microcontrolador, possui bibliotecas que facilitam a conversão analógica
– digital e a utilização do display de LCD, por exemplo.
Os microcontroladores utilizados foram o PIC16F877A e o PIC18F4550, chips com 40 pinos
em encapsulamento PDIP, componentes já encontrados no LIO para testes. Sua característica
principal nesta utilização é o conversor analógico/digital interno de 10 bits em até 8 canais. O clock
foi feito com um cristal de 12MHz e três LEDs foram utilizados para identificar a fase em que o
programa se encontra.
A Figura 40 mostra o diagrama de pinos do microcontrolador utilizado e seu aspecto físico.
44
Figura 40 (a) Pinagem e; (b) foto ilustrativa do PIC16F877A
As funções que o microcontrolador realiza são:
Controle do potenciômetro digital para o CAG (Controle Automático de Ganho);
Controlar o display LCD de interação equipamento-usuário;
Reconhecimento de interação usuário-equipamento pelo push-bottom;
Conversões A/D dos sinais dos amplificadores;
Operações matemáticas entre os sinais convertidos;
3.2.5. Potenciômetro Digital (DIGPOT)
O potenciômetro utilizado foi o MCP41050, ilustrado na Figura 41. Este circuito integrado
possui um potenciômetro de 50kΩ, ajustável por uma palavra de comando de 8 bits enviada para
selecionar a posição do potenciômetro. Tem-se assim uma resolução de 195Ω por posição
incrementada.
(18)
45
Figura 41 (a) Exemplo do esquemático de controle da família MCP4xxxx e; (b) ilustração do componente
Como visto na Figura 41, o MCP41050 possui comunicação com o microcontrolador que é
estabelecida inicialmente com o envio de uma palavra de comando (8 bits) pelo pino SI. A
comunicação é habilitada colocando o pino CS em nível lógico zero, enquanto que o pino SCK
funciona como o clock da comunicação, com o qual os dados disponíveis no pino SI são enviados
na subida do clock. Os terminais A e W são as saídas dos terminais do resistor variável, que são
ligados no amplificador de transimpedância.
Para o controle mais eficiente do „Digipot’, foi criada uma biblioteca com a função de enviar
os comandos necessários para se programar o valor almejado de resistência no potenciômetro,
facilitando a programação e sua utilização.
3.2.6. Display de LCD
Para realizar a interface entre o usuário e o microcontrolador foi utilizado um display LCD
(Liquid Crystal Display), o modelo JHD162A (16x2) e o modelo JHD204AO (20x4). O display de
LCD utilizado foi aprimorado de 16x2 para 20x4, material já disponível no LIO.
Este display permite uma maior acessibilidade ao usuário pelo tamanho expandido, com
poucas diferenças de programação e pinagem. A Figura 42 mostra um esquema geral do display.
46
Figura 42 Esquema geral para utilização do display LCD
A comunicação entre o display e o microcontrolador é feita por meio de três pinos de
controle (RS,RW,EN) e quatro pinos de dados, caracterizando a comunicação por meio de nibbles
(1/2 byte), reduzindo o número de vias para o LCD.
A alimentação do display é feita com 5V, porém percebeu-se que o regulador de 5V
(LM7805) superaquecia quando alimentava-se o backlight do display. A solução foi colocar o
backlight na alimentação de 8V, com um resistor em série atuando como limitador de corrente.
3.2.7. Controle do display
O display funciona como interface para o usuário e identifica as etapas do processo de
medição, assim como disponibiliza o resultado final da transmitância.
A primeira tela mostra no display a frase „ESPERANDO A LÂMPADA‟, como ilustrado na
Figura 43, uma espera de 2s até que a fonte de luz acenda e se estabilize.
Figura 43 Apresentação número um do display
O sistema não faz a calibração autonomamente após a primeira tela; ele aguarda o usuário,
mostrando no display a mensagem ilustrada na Figura 44:
47
Figura 44 Apresentação número dois do display
Após o acionamento do botão, a mensagem de “Calibrando...” aparece. Depois do sistema
calibrado, o display mostra a transmitância de 100%, como ilustrado na Figura 45:
Figura 45 Apresentação número (a)três e (b) quatro do display
O ideal é que seja 100%, do contrário a calibração não foi feita corretamente.
Para a realização da medida, o mostrador apresenta a frase, como ilustrado na Figura 46:
Figura 46 Apresentação número cinco do display
A transmitância e a categoria dos óculos calculada são enfim apresentadas, como ilustrado
na Figura 47:
48
Figura 47 Apresentação número seis do display
3.2.8. Conversão A/D
A conversão dos sinais analógicos para sinais digitais é muito útil para a realização de
operações, devido à maior facilidade de se utilizar circuitos digitais para realizar o processamento
do sinal.
Neste projeto, o interesse é saber o quanto de luz visível atravessa uma lente de óculos, em
unidades percentuais. Como visto anteriormente, o método utilizado usa dois sensores, com um
dos ganhos sendo ajustado automaticamente até que os dois sinais se igualem.
Para realizar essas medidas de forma rápida e precisa, utilizou-se o conversor analógico-
digital interno do PIC16F877A. No conversor de 10 bits, o sinal do sensor A, de medição, foi
colocado no primeiro canal do conversor e o sinal de sensor B, de referência, colocado como a
tensão positiva de referência do conversor.
O conversor funciona representando a tensão do canal 1 em 10 bits, referenciado à tensão
do feixe de referência. Assim a tensão de referência representa uma palavra digital 1111111111
(3FF em hexadecimal) dentro do PIC, e representa o fundo de escala.
A calibração, que é o ajuste automático do ganho de sensor de medição, é feita fazendo
conversões e analisando a palavra digital encontrada. Enquanto a conversão não for 100%, o PIC
altera o ganho, até que os dois sinais se igualem. Depois da calibração, qualquer conversão
realizada pelo PIC resulta em uma palavra de 10 bits, que corresponde diretamente à transmitância
da lente amostrada. Porém, existe um erro inerente do conversor A/D, de no máximo ½ LSB.
Assim, pode-se calcular a resolução do conversor fazendo:
(19)
Onde r é a menor variação exata em transmitância que se pode obter na medida. Esta
resolução estabelece a limitação para a amostragem da medida no display.
49
3.2.9. Processamento Digital do Sinal
Apesar dos cuidados feitos para a eliminação do ruído na medida, o sinal convertido ainda
apresenta algumas flutuações indesejadas na medida. A filtragem do ruído restante foi feita por
processamento do sinal digital.
O tratamento das medidas foi feito realizando a média de 200 medidas consecutivas do
sinal em regime permanente. Assim, toda variável que necessita do valor da transmitância, o PIC
realiza a soma de 200 medidas, armazena-as em uma variável do tipo float, e divide posteriormente
por 200, como mostra a expressão (20).
(20)
Para mostrar a porcentagem real da transmitância luminosa, basta calcular a proporção,
dividindo este valor pelo fundo de escala da medida (3FF em hexadecimal) e multiplicando por 100:
(21)
3.2.10. Interrupção
A dinâmica projetada para o sistema consiste em ligar o aparelho e, assim que estiver
pronto (depois de feita a inicialização), espera-se o comando para a calibração dos feixes. Assim
que a calibração for feita, o sistema aguarda novamente o comando do usuário para que haja
tempo suficiente de se colocar a lente no equipamento para realizar a medição. Esta comunicação
do usuário com o sistema foi feito a partir de um push-bottom, necessário para a comunicação
entre o equipamento e o usuário, para que o sistema realize a calibração e a medição
independente de um tempo fixo.
O botão aciona a rotina de interrupção do PIC, que dependendo da fase do programa,
realiza a calibração do sistema ou realiza a medida de transmitância final.
50
3.3. Programação
Foram feitos dois programas no protótipo: um que analisa a categoria automaticamente, por
meio da comparação da medida de transmissão da luz e apresenta um resultado único no final, que
é a média das 200 medidas; e outro que mostra em tempo real a medida sendo realizada, numa
freqüência de 5Hz. A descrição de cada programa está no Anexo D. A versão final do programa foi
a que apresenta a média final das 200 medidas, num resultado único.
Os programas foram desenvolvidos em linguagem C com auxilio do software MPLAB IDE.
Este software possui muitos recursos como bibliotecas, exemplos e operações, que deixa a
linguagem com um padrão mais elevado e em um ambiente mais poderoso, comparado à
linguagem Assembly. Os kits de programação disponíveis no tornaram a utilização do PIC ainda
mais fácil utilizando a linguagem C.
Devido a essa facilidade de programação do PIC, vários softwares foram criados para a
familiarização das funções, bibliotecas e controles que seriam utilizados. O primeiro foi o teste do
display LCD. O programa utiliza todas as linhas do display, apaga o que houvesse na tela e coloca
o cursor em uma posição específica na tela. O segundo faz a conversão A/D de um divisor de
tensão e mostra no display a porcentagem, ao vivo, do sinal comparado à referência. O terceiro fez
o controle do potenciômetro digital, incrementando 1 bit a cada segundo no potenciômetro.
O envio da palavra digital e todo o controle do potenciômetro digital são feitos pelos dos bits
de controle. Criou-se uma rotina de envio, o que reduziu o código fonte e permitiu a detecção de
erros de maneira mais fácil. Foi incluso então uma biblioteca criada especificamente para esse
controle, contendo uma função que tem como entrada o código hexadecimal correspondente ao
valor de resistência desejado, fazendo o ajuste do potenciômetro de forma automática. O programa
final está representado no diagrama da Figura 48.
51
Figura 48 Fluxograma do programa do sistema
Os passos do programa são:
- O PIC inicializa o conversor A/D; o display de LCD; e as interrupções;
- Esperam-se 2s para que a lâmpada se acenda, de modo que se possa realizar a
calibração;
- Aguarda o usuário apertar o push-bottom e, após o acionamento do botão, faz o ajuste do
potenciômetro digital automaticamente, alterando o ganho dos sensores e realizando, ao mesmo
tempo, as conversões dos sinais para comparação. Assim que os sinais se igualam, é realizada
52
outra medida e apresenta-se no display a transmitância final (idealmente 100%). Uma mensagem
de “CALIBRANDO...” é exibida no mostrador durante esta fase;
- Após a calibração, aguarda o usuário apertar novamente o push-bottom; tempo para que a
lente seja colocada na frente do sensor de medição;
- Realiza a média de 200 medidas de transmitância e apresenta a transmitância média, em
porcentagem no display de LCD.
- Caso o usuário queira realizar outra medição, basta apertar novamente o botão e o
programa se reinicia.
3.4. Mecânica
Todas as partes anteriores funcionam independentemente da parte mecânica desenvolvida.
Porém sem a disposição adequada de cada sistema, nenhuma medida seria precisa e robusta.
Assim, a importância da distribuição espacial, tanto da parte elétrica como óptica, é muito
importante para a confecção de um equipamento de medidas.
3.4.1. Caixa e feixes
A disposição espacial dos sensores e da fonte de luz é de razão crítica, pois há grandes
fontes de interferência externa de luz visível que podem contaminar a medida realizada. A Figura
49 ilustra o protótipo final e a Figura 50 ilustra as diferentes partes que o compõem.
Um dos problemas encontrados nas medições foi a interferência do posicionamento da
lente. Dependendo da angulação e da distância entre a lente e o sensor, variações importantes
podiam ser observadas entre as medidas. A solução foi posicionar a lente o mais próximo possível
do sensor, para que se reduzissem os erros de angulação e espalhamento.
Outro problema era o de se isolar o feixe de luz de medição, ao atravessar a lente, da luz do
ambiente. Este caminho deveria ser acessível para a lente, mas inacessível para a luz externa.
53
Figura 49 Foto do protótipo realizando uma medida de categoria de lente de óculos de proteção solar.
Figura 50 Foto das variadas partes do protótipo: (a) Protótipo; (b)Tampa com display; (c)Sensor na parte externa ; (d)Espumas para isolação ótica: evita riscos na lente testada.
Os problemas foram resolvidos colocando os sensores na parte externa da caixa, próximos
de onde a lente é colocada para medida, fixando-os em placas de alumínio com uma proteção
isolante entre os sensores e a placa. Também foi feita uma isolação do caminho ótico com uma
espuma densa e preta, que permite o posicionamento dos óculos. Assim, a lente é colocada entre
as duas espumas, Figura 50d, no sensor posicionado à direita do protótipo. Foi feito também um
suporte para as lâmpadas dentro da caixa do equipamento, mostrado na Figura 51.
54
Ainda, os cabos de sinais dos sensores foram escolhidos em pares trançados com malha
de isolação, reduzindo o ruído gerado pelo fato dos cabos terem uma extensão que os torna mais
susceptível a ruídos.
Figura 51 Suporte para lâmpada e cabos dos sensores para a caixa
3.4.2. Placas
Outra preocupação foi a de montar o circuito eletrônico em uma placa de circuito impresso.
As vantagens de se usar uma placa específica é obter maior portabilidade do circuito, reduzir a
área ocupada pelo circuito eletrônico e eliminar ruídos provenientes do uso de um protoboard.
A primeira placa testada foi uma simples matriz de contatos, uma placa de contatos que
simula um protoboard, porém com maior portabilidade.
Alternativamente, foi confeccionada uma placa PCB (Printed Circuit Board).
O software utilizado para a criação do PCB foi o KICAD (software gratuito
http://www.lis.inpg.fr/realise_au_lis/kicad). O software, livre, apresenta várias facilidades, sendo
uma delas o curto de tempo de aprendizado para realizar os próprios projetos e manuais
disponíveis em português.
Figura 52 Equipamento da LPKF para confecção de PCB
55
Assim, foi desenvolvida uma placa (Figura 53), com face simples, desenvolvida com ajuda
de instrumentos e materiais do Departamento de Engenharia Elétrica – SEL, da USP – São Carlos.
A Figura 52 apresenta a fresadora utilizada para a confecção das placas.
Figura 53 Layout produzido no KICAD da placa controladora do protótipo
Uma ferramenta útil também proporcionada pelo KICAD é a visualização 3D da placa
montada pronta, como apresentadas na Figura 54.
Figura 54 Visualização da placa em 3D no KICAD
56
A foto da placa montada está apresentada na Figura 55.
Figura 55 Placa desenvolvida no laboratório
Também foram criadas placas para os arranjos de LEDs, que auxiliaram na fixação ótica
dos LEDs e sua disposição, como visto na Figura 56 e Figura 57.
Figura 56 Placa desenvolvida para arranjo de 6 LEDs
57
Figura 57 Placa com arranjo de 6 LEDs
58
4. Resultados
Foram montados vários circuitos, com diferentes fontes de iluminação, que foram sendo
selecionadas durante o transcorrer do projeto devido à dificuldade de se encontrar a fonte de luz
mais adequada ao padrão exigido. O protótipo final de teste deste trabalho utilizou o conjunto de
LEDs.
O programa utilizado mostra no display a transmitância da média das medidas e a categoria
correspondente.
Como comentado anteriormente, uma das dificuldades importantes deste projeto foi a
escolha da fonte de luz adequada e sua aquisição no mercado nacional. Os testes iniciais foram
realizados com duas lâmpadas, que apresentavam espectros aparentemente adequados ao nosso
sistema, que são: HLX64250 - OSRAM 6V e 64440 - OSRAM 12V.
Para testar o sistema quanto a sua repetibilidade e precisão foram realizadas as medidas
descritas a seguir com ambas as lâmpadas.
4.1. Repetibilidade
O teste de repetibilidade consistiu em realizar repetidas medidas de transmitância com as
lâmpadas citadas, em sete óculos diferentes. As Tabelas 4 e 5 mostram os resultados obtidos na
medição da transmitância de luz visível em 7 óculos diferentes, em porcentagem, para as lâmpadas
HLX64250 - OSRAM 6V e 64440 OSRAM 12V, respectivamente. Estes resultados foram
apresentados com lâmpadas incandescentes, pois a máxima variação é dada pela utilização destas
fontes luminosas, que apresentam variação na intensidade luminosa.
Nota-se que a máxima variabilidade entre as médias das medidas é de 1 ponto percentual,
característica que atende aos requisitos da norma NBR15111, que permite uma variação máxima
de 2 pontos percentuais.
59
Tabela 3 Repetibilidade comparando três medidas diferentes da transmitância da luz nos óculos com a lâmpada HLX64250 - OSRAM 6V
Óculos testados
Transmitância Lente Esquerda (%)
Diferença Percentual
Máxima
Transmitância Lente Direita (%)
Diferença Percentual
Máxima
Transmitância Média das
Medidas(%)
Esquerda Direita
LSIA 22,0 22,1 22,0 0,1 22,7 23,1 23,0 0,4 22,0 22,9
ROSA 100,0 100,0 100,0 0,0 100,0 100,0 100,0 0,0 100,0 100,0
ROXO 23,6 24,0 24,0 0,4 26,0 25,9 26,1 0,2 23,9 26,0
HB 17,7 17,9 17,9 0,2 16,3 16,4 16,6 0,3 17,9 16,4
ATEK 48,2 48,8 47,8 0,6 47,8 48,3 47,5 0,8 48,3 47,9
ADIDAS 50,2 50,2 49,5 0,7 48,6 48,7 48,3 0,4 50,0 48,5
AGUIA 20,6 20,2 19,8 0,8 23,8 23,8 23,4 0,4 20,2 23,7
Tabela 4 Repetibilidade comparando duas medidas diferentes da transmitância da luz nos óculos com a lâmpada -64440 - OSRAM 12V
Óculos testados
Transmitância Lente Esquerda
(%)
Diferença Percentual
Máxima
Transmitância Lente Direita (%)
Diferença Percentual
Máxima
Transmitância Média das Medidas (%)
Esquerda Direita
LSIA 25,5 25,2 0,3 25,9 25,7 0,2 25,3 25,8
ROSA 100,0 100,0 0,0 100,0 100,0 0,0 100,0 100,0
ROXO 28,0 27,8 0,2 30,3 30,5 0,2 27,9 30,4
HB 20,7 21,0 0,3 19,5 19,9 0,4 20,8 19,7
ATEK 49,6 50,6 1,0 49,6 50,3 0,7 50,0 49,9
ADIDAS 55,8 56,0 0,2 53,2 54,0 0,8 55,9 53,6
AGUIA 23,8 24,3 0,5 27,8 27,8 0,0 24,0 27,8
4.2. Testes de Aferição
Foram realizados dois testes em cada uma das 22 lentes de óculos de sol (11 óculos) para
posterior comparação: a espectrofotometria e a medida da transmitância no equipamento
desenvolvido.
Um dos aprendizados neste projeto também foi a realização da espectroscopia. Os dados
dos gráficos gerados foram transferidos para o software ORIGIN PRO 7.0 .
60
Foi observado que as medidas realizadas com o espectrofotômetro e o protótipo e utilizando
as diferentes lâmpadas incandescentes, não eram compatíveis, sendo que o protótipo mediu
valores mais altos que o espectrofotômetro.
A suposição foi de que o sensor, por ser composto de Silício, apresentava resposta à
radiação infravermelha, característica não apontada na folha de dados do componente, e como os
óculos possuem menos filtros nessa região do infravermelho próximo o resultado se alterava. Não
é possível afirmar sobre a resposta do sensor nessa região analisando apenas a folha de dados do
componente. Foi feito então um teste iluminando o sensor com um LED infravermelho (800 –
1000nm), faixa do infravermelho não condizente com a norma, e mostrou que o sensor tinha
resposta nessa faixa.
O teste permitiu a conclusão de que a grande diferença entre as medidas devia-se ao
infravermelho emitido pelas lâmpadas, pois o pico de emissão das lâmpadas testadas é próximo ao
infravermelho.
Desta forma, decidiu-se substituir a lâmpada branca por um LED branco. Com a introdução
do LED como iluminação, o circuito eletrônico foi totalmente alterado para um circuito com apenas
um sensor (sem a necessidade de um sensor de referência), pois agora não havia mais o problema
de flutuações do sinal de luz emitida.
A maior coerência entre as médias das medidas mostra a boa resposta do protótipo para
esta região do espectro, utilizando o LED Branco. Assim, para se cobrir uma região mais ampla,
com o objetivo de se estender à região de 380nm- 780nm foram adicionados outros LEDs que
completariam a região de interesse. Os testes abaixo foram realizados com o espectro da Figura
15.
A Tabela 5 mostra a diferença entre a transmitância calculada fazendo-se a média
aritmética das transmitâncias em cada comprimento de onda e a transmitância calculada fazendo-
se a média ponderada, utilizando a matriz de ponderação utilizada na norma. Foram observadas
mudanças consideráveis com a maior diferença nos óculos SMP10, onde a média aritmética
espectral é de 26,9% e a transmitância luminosa V calculada com a ponderação é de 7,9%. Estes
valores utilizando a ponderação foram considerados como o padrão-ouro para comparações.
O teste de aferição do equipamento desenvolvido consistiu na comparação das medidas
feitas pelo protótipo com as obtidas com o espectrofotômetro, e está apresentado na Tabela 6. A
maior variação está nos óculos SMP8, com diferença máxima de 3 pontos percentuais. O gráfico
de correlação, apresentado na Figura 58 mostra que a há uma boa exatidão das medidas do
protótipo com a espectrofotometria (r2 = 0,9982).
61
Tabela 5 Diferença entre média aritmética e com a ponderação W(λ)
Óculos Testados
Espectrofotometria (% media)
Esquerda Direita
Aritmética Ponderada Aritmética Ponderada
SMP1 11,2 6,7 10,8 6,7
SMP2 29,2 18,4 28,6 17,4
SMP3 15,4 9,7 14,1 9,3
SMP4 71,2 61,5 70,2 60,5
SMP5 10,2 5,9 8,1 4,6
SMP6 11,9 5,6 11,3 5,5
SMP7 26,7 21,0 27,7 21,7
SMP8 61,1 63,1 58,9 60,8
SMP9 9,8 4,8 10,1 4,9
SMP10 26,9 7,9 27,1 8,1
SMP11 25,7 14,5 26,9 15,4
Tabela 6 Diferença entre medida no protótipo e aproximação do padrão-ouro
Óculos Testados
Comparação
Esquerda Direita
Espectrofotômetro(%) Protótipo(%) Espectrofotômetro(%) Protótipo(%)
SMP1 7 5 7 5
SMP2 18 19 17 18
SMP3 10 10 9 10
SMP4 61 63 60 62
SMP5 6 4 5 4
SMP6 6 4 6 5
SMP7 21 20 22 20
SMP8 63 64 61 64
SMP9 5 4 5 5
SMP10 8 7 8 8
SMP11 15 13 15 14
62
Figura 58 Gráfico de correlação da medida do protótipo com o espectrofotômetro
O teste também foi feito 2 óculos que possuem lentes coloridas, e que resultou em
diferenças muito altas. Estas medidas não foram incluídas na estatística, pois representam erros na
conformidade do espectro emitido.
63
5. Discussão
A comparação das medidas com o equipamento e as medidas espectrofotométricas indica
uma correlação adequada para que se possam medir as categorias das lentes, utilizando apenas
um sensor e um conjunto de LEDs. Porém o equipamento ainda apresenta problemas para alguns
filtros coloridos.
Isto aconteceu, pois não houve uma calibração da intensidade luminosa dos LEDs. O
espectro almejado está apresentado na Figura 17, no qual o espectro conseguido com os LEDs se
aproxima bem da curva de ponderação. Porém, analisando a Figura 59, um exemplo com os LEDs
com intensidades diferentes, e analisando o espectro dos óculos coloridos (Figura 60 e Figura 61),
percebe-se que o filtro corta uma região dos LEDs, que apresenta agora, uma maior intensidade.
Figura 59 Curva de Ponderação (vermelho) e Espectro de LEDs não calibrado (azul)
64
Figura 60 Filtro de óculos verde em comparação com os espectros de emissão
Figura 61 Filtro de óculos amarelo em comparação com os espectros de emissão
Há também duas situações críticas quando nos referimos à norma: o problema de quando
estamos num limiar entre uma categoria e outra, por exemplo, em medidas em que a transmissão
apresenta os valores em 8%, 18%, 43% ou 80%, pois estes são limiares de alteração de categoria,
e conseqüentemente este problema piora a mudança de análise da proteção ultravioleta na
mudança da categoria 3 para a categoria 4, pois nessa alteração a quantidade de transmitância
65
ultravioleta permitida passa de V para 0,5.V. Nestes casos, o equipamento pode indicar a
categoria errada.
Porém o erro maior acontece nas categorias 3 e 4, pois é no limiar entre as duas que pode-
se indicar erroneamente a proteção adequada ou não. Para exemplificar, tomemos hipoteticamente
um par de óculos em que as lentes são medidas pelo sistema desenvolvido e este apresenta uma
transmitância de 9% (categoria 3), quando na verdade, medidas espectrofotométricas indicam 7%
(categoria 4). Neste caso em particular, o sistema que mede a radiação UVA e UVB que passa pela
lente, indica uma transmissão de 4,5% no UVA. Estes óculos estariam ADEQUADOS PARA USO
para a categoria 3, mas deveriam ser na realidade, INADEQUADOS PARA USO, por pertencerem
à categoria 4. A categoria 4 é a única em que os valores a serem medidos de UVA devem ser 0,5
v.
A norma prevê apenas uma superposição das categorias 0, 1, 2 e 3 da transmitância de
±2% (absoluto), o que fornece uma região de 4 pontos percentuais de transição, porém não
estabelece claramente os valores permitidos de transição para a categoria 4.
Esta situação é a única em que o erro inerente do sistema pode indicar um falso resultado
final. Ou seja, a única situação em que o erro do sistema prejudica a resultado final é a transmissão
em torno de 8%.
66
6. Conclusão
Este trabalho teve como conclusão um protótipo que indica a categoria de uma lente de
óculos com proteção solar, sem grau, realizando medidas de transmitância da luz visível na região
espectral entre 380nm – 780nm.
O protótipo utiliza um conjunto de 4 LEDs que aproxima o espectro necessário na região de
380nm – 780nm.
O sistema possui ruídos, contudo não afetam as medidas realizadas pelo equipamento pelo
que se exige na norma.
O programa de interface com o usuário se mostrou bastante intuitiva e de fácil aprendizado
pelo público. A rotina de calibração funcionou, resultado observado na análise dos sinais,
mostrando que estes se igualavam após a calibração. Os LEDs de sinalização da etapa foram úteis
na resolução de problemas do programa embarcado, na indicação da fase em que o programa
apresentava problemas.
Os resultados das medidas mostraram que a dependência da fonte de luz utilizada para a
medição da transmitância é um ponto crítico, pois para a faixa determinada pela a norma
NBR15111 se torna difícil encontrar uma única fonte de luz que abranja todo o espectro
considerado e ainda não possua componentes significativos também no infravermelho. Também,
para a utilização dos LEDs, observou-se a necessidade de um ajuste de intensidade entre os
LEDs, de modo que o espectro obtido se aproxime da curva de ponderação prevista pela norma.
O cumprimento do objetivo final deste projeto, de agrupá-lo no display de auto-atendimento
para verificação de categoria e proteção UV em óculos de sol, desenvolvido pelo LIO, se mostrou
uma grande realização para o desfecho do trabalho.
O projeto tem importância na área, uma vez que análises espectrais, como o teste de
categoria, são realizadas por equipamentos caros, como espectrofotômetros. Desenvolveu-se,
dessa maneira, uma alternativa para o uso específico em lentes e acessível ao público de maneira
intuitiva e funcional.
67
7. Referências Bibliográficas
ABNT. NBR 15111: 2004. Proteção pessoal dos olhos – Óculos de sol e filtros de proteção contra
raios solares para uso geral.
CIE. Standard Illuminants for Colorimetry. ISO 10526:1999/CIE S005/E-1998
CIE. Eye sensitivity function V(λ) in the scotopic vision regime, 1951
CIE. Eye sensitivity function V(λ) in the photopic vision regime, 1978
GRAEME, J.G. Photodiode Amplifiers: Op Amp Solutions. New York:McGraw-Hill, 1995.
JUDD, D.B.; WYSZECKI, G.; MACADAM, D.L. Spectral Distribution of Typical Daylight as a
Function of Correlated Color Temperature, J. Opt. Soc. Am, 1964; 54, 1031
LYDAHL, E. Infrared radiation and cataract. Acta Ophthalmol Suppl, 1984; 166:1-63.
MAILA, H. Ocular exposure to solar ultraviolet and visible radiation at high latitudes. Scand J Work
Environ Health, 1991;17:398-403
OLIVEIRA, P.R.; OLIVEIRA, A.C.; OLIVEIRA, F.C. A radiação ultravioleta e as lentes fotocrômicas.
Arq Bras Oftalmol 2001; 64(2):163-5.
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Phys. Med. Biol.,1988 , Vol. 33, No 2, 243-257
SLINEY, D.H.; FREASIER, B.C. The evaluation of optical radiation hazards; Applied Opt. 1973;
12(1):1-24.
TSUTOMU, O. Thermal Effect Of Visible Light And Infra-Red Radiation (I.R.-A, I.R.-B And I.R.-C)
On The Eye: A Study Of Infra-Red Cataract Based On A Model , Ann. Occup. Hyg., 1994; Vol. 38,
No. 4, pp. 351-359.
68
8. Anexos
8.1. ANEXO A
Padrão D65: http://www.cie.co.at/publ/abst/datatables15_2004/std65.txt
λ (nm) D65
300 0.034100
305 1.664300
310 3.294500
315 11.765200
320 20.236000
325 28.644700
330 37.053500
335 38.501100
340 39.948800
345 42.430200
350 44.911700
355 45.775000
360 46.638300
365 49.363700
370 52.089100
375 51.032300
380 49.975500
385 52.311800
390 54.648200
395 68.701500
400 82.754900
405 87.120400
410 91.486000
415 92.458900
420 93.431800
425 90.057000
430 86.682300
435 95.773600
440 104.865000
445 110.936000
450 117.008000
455 117.410000
460 117.812000
465 116.336000
470 114.861000
475 115.392000
480 115.923000
485 112.367000
490 108.811000
495 109.082000
500 109.354000
505 108.578000
510 107.802000
515 106.296000
520 104.790000
525 106.239000
530 107.689000
535 106.047000
540 104.405000
545 104.225000
550 104.046000
555 102.023000
560 100.000000
565 98.167100
570 96.334200
575 96.061100
580 95.788000
585 92.236800
590 88.685600
595 89.345900
600 90.006200
605 89.802600
610 89.599100
615 88.648900
620 87.698700
625 85.493600
630 83.288600
635 83.493900
640 83.699200
645 81.863000
650 80.026800
655 80.120700
660 80.214600
665 81.246200
670 82.277800
675 80.281000
680 78.284200
685 74.002700
690 69.721300
695 70.665200
700 71.609100
705 72.979000
710 74.349000
715 67.976500
720 61.604000
725 65.744800
730 69.885600
735 72.486300
740 75.087000
745 69.339800
750 63.592700
755 55.005400
760 46.418200
765 56.611800
770 66.805400
775 65.094100
780 63.382800
785 63.843400
790 64.304000
795 61.877900
800 59.451900
805 55.705400
810 51.959000
815 54.699800
820 57.440600
825 58.876500
830 60.312500
69
8.2. ANEXO B
Matriz de Ponderação W(λ) [ABNT, NBR15111]:
λ (nm) W(λ) 780 0
775 0.000125
770 0.00025
765 0.0009
760 0.00155
755 0.003375
750 0.0052
745 0.01145
740 0.0177
735 0.03265
730 0.0476
725 0.080875
720 0.11415
715 0.16225
710 0.21035
705 0.272375
700 0.3344
695 0.41455
690 0.4947
685 0.628475
680 0.76225
675 0.9165
670 1.07075
665 1.371325
660 1.6719
655 2.118725
650 2.56555
645 3.043075
640 3.5206
635 3.956575
630 4.39255
625 4.552475
620 4.7124
615 4.80425
610 4.8961
605 4.80195
600 4.7078
595 4.52275
590 4.3377
585 4.1406
580 3.9435
575 3.56025
570 3.177
565 2.932
560 2.687
555 2.4097
550 2.1324
545 1.856675
540 1.58095
535 1.3127
530 1.04445
525 0.86875
520 0.69305
515 0.549025
510 0.405
505 0.318225
500 0.23145
495 0.178025
490 0.1246
485 0.0938
480 0.063
475 0.045025
470 0.02705
465 0.020475
460 0.0139
455 0.01065
450 0.0074
445 0.00515
440 0.0029
435 0.002275
430 0.00165
425 0.001175
420 0.0007
415 0.0005
410 0.0003
405 0.00025
400 0.0002
395 0.0001
390 0
385 0
380 0
70
8.3. ANEXO C
Matriz de dados da Curva Fotópica: [CIE, 1978]
λ (nm) V(λ)
380 0.000200
385 0.000396
390 0.000800
395 0.001550
400 0.002800
405 0.004660
410 0.007400
415 0.011780
420 0.017500
425 0.022680
430 0.027300
435 0.032580
440 0.037900
445 0.042390
450 0.046800
455 0.052120
460 0.060000
465 0.072940
470 0.090980
475 0.112840
480 0.139020
485 0.169870
490 0.208020
495 0.258080
500 0.323000
505 0.405400
510 0.503000
515 0.608110
520 0.710000
525 0.795100
530 0.862000
535 0.915050
540 0.954000
545 0.980040
550 0.994950
555 1.000100
560 0.995000
565 0.978750
570 0.952000
575 0.915580
580 0.870000
585 0.816230
590 0.757000
595 0.694830
600 0.631000
605 0.566540
610 0.503000
615 0.441720
620 0.381000
625 0.320520
630 0.265000
635 0.217020
640 0.175000
645 0.138120
650 0.107000
655 0.081650
660 0.061000
665 0.044330
670 0.032000
675 0.023450
680 0.017000
685 0.011870
690 0.008210
695 0.005770
700 0.004100
705 0.002930
710 0.002090
715 0.001480
720 0.001050
725 0.000740
730 0.000520
735 0.000361
740 0.000249
745 0.000172
750 0.000120
755 0.000085
760 0.000060
765 0.000042
770 0.000030
775 0.000021
780 0.000015
785 0.000011
790 0.000007
795 0.000005
800 0.000004
805 0.000003
810 0.000002
815 0.000001
820 0.000001
825 0.000001
71
Matriz de fados da Curva Escotópica: [CIE, 1951]
λ (nm) V(λ) 380 0.000589
385 0.001110
390 0.002210
395 0.004530
400 0.009290
405 0.018520
410 0.034840
415 0.060400
420 0.096600
425 0.143600
430 0.199800
435 0.262500
440 0.328100
445 0.393100
450 0.455000
455 0.513000
460 0.567000
465 0.620000
470 0.676000
475 0.734000
480 0.793000
485 0.851000
490 0.904000
495 0.949000
500 0.982000
505 0.998000
510 0.997000
515 0.975000
520 0.935000
525 0.880000
530 0.811000
535 0.733000
540 0.650000
545 0.564000
550 0.481000
555 0.402000
560 0.328800
565 0.263900
570 0.207600
575 0.160200
580 0.121200
585 0.089900
590 0.065500
595 0.046900
600 0.033150
605 0.023120
610 0.015930
615 0.010880
620 0.007370
625 0.004970
630 0.003330
635 0.002240
640 0.001500
645 0.001000
650 0.000677
655 0.000459
660 0.000313
665 0.000215
670 0.000148
675 0.000103
680 0.000072
685 0.000050
690 0.000035
695 0.000025
700 0.000018
705 0.000013
710 0.000009
715 0.000007
720 0.000005
725 0.000003
730 0.000003
735 0.000002
740 0.000001
745 0.000001
750 0.000001
755 0.000001
760 0.000000
765 0.000000
770 0.000000
775 0.000000
780 0.000000
9. APÊNDICE
Programas
A seguir estão os programas utilizados para o controle do microcontrolador, que
possui o a biblioteca criada para controle do potenciômetro digital, o programa para duplo
feixe com seleção de categoria automático e o programa para feixe simples que mostra a
porcentagem de transmissão de forma contínua.
Biblioteca para o potenciômetro digital // Função do potenciometro digital// // potdig(x) - manda x serialmente para o potenciometro// void potdig(int16 x) int cont,z; int16 y[8]; for(cont=0; cont!=8; cont++) if((x%2)) z=1; else z=0; y[cont]=z; x=x/2; OUTPUT_HIGH(SCK); delay_us(33); OUTPUT_LOW(CS); OUTPUT_LOW(SI); delay_us(33); OUTPUT_LOW(SCK); delay_us(3); OUTPUT_HIGH(SCK); OUTPUT_LOW(SCK); //don't care OUTPUT_LOW(SI); delay_us(33); OUTPUT_HIGH(SCK); OUTPUT_LOW(SCK); //don't care OUTPUT_LOW(SI); //C1 delay_us(33); OUTPUT_HIGH(SCK);
73
OUTPUT_LOW(SCK); OUTPUT_HIGH(SI); //C0 delay_us(33); OUTPUT_HIGH(SCK); OUTPUT_LOW(SCK); OUTPUT_LOW(SI); delay_us(33); OUTPUT_HIGH(SCK); OUTPUT_LOW(SCK); //don't care OUTPUT_LOW(SI); delay_us(33); OUTPUT_HIGH(SCK); OUTPUT_LOW(SCK); //don't care OUTPUT_LOW(SI); //P1 delay_us(33); OUTPUT_HIGH(SCK); OUTPUT_LOW(SCK); OUTPUT_HIGH(SI); //P0 delay_us(33); OUTPUT_HIGH(SCK); OUTPUT_LOW(SCK); OUTPUT_LOW(SI); for(cont=8; cont!=0; cont--) if(y[cont-1]) OUTPUT_HIGH(SI); delay_us(33); OUTPUT_HIGH(SCK); delay_us(3); OUTPUT_LOW(SCK); else OUTPUT_LOW(SI); delay_us(33); OUTPUT_HIGH(SCK); delay_us(3); OUTPUT_LOW(SCK); OUTPUT_HIGH(CS);
74
Programa para luz branca, com detecção de duplo feixe: ///// MEDIDOR DE TRANSPARÊNCIA v.2.1 ///// /*** Autor: Marcio Makiyama Mello ***/ #include <16F877a.h> #fuses HS,NOPUT,NOPROTECT,NOBROWNOUT,NOLVP,NOWDT,NOUSBDIV,NOWRTB #device ADC=10 // conversão de 10 bits #use delay(clock=12000000) //clock utilizado de 12MHz #define CS PIN_C7 #define SCK PIN_C6 // Uso do potenciômentro digital #define SI PIN_D3 #define LED1 PIN_C0 #define LED2 PIN_C1 // Definindo saídas dos LEDs de sinalização #define LED3 PIN_C2 #include"D:\Users\Marcio\Documents\Softwares\SalvosMPLAB\transp_aovivocalib\LCD_plus.h" #include"D:\Users\Marcio\Documents\Softwares\SalvosMPLAB\transp_aovivocalib\POTDIG.h" float conv; int i1,i2; void calibracao() int p = 0x01; //inicializa digpot no começo int j; float y = 0; LCD_putc("\fCalibrando..."); potdig(p); conv=read_adc(); while(conv == 0x3FF) // Reduz o ganho, caso o sinal esteja saturado p--; potdig(p); delay_ms(10); conv = read_adc(); //Faz a conversão e atribui em conv do //aumenta o ganho até a referência p++; potdig(p); delay_ms(10); conv=read_adc(); while(conv<0x3FE); delay_ms(1000); for(j = 0;j < 200;j++) //Média de 200 amostras conv = read_adc(); //Faz a conversão e atribui em conv
75
y=y+conv; y =(y/0x3FF)/2; // y/200 * 100 _ divide por 200 amostras e multiplica por 100 da porcentagem LCD_putc("\f"); // Limpa display LCD_gotoxy(2,1); LCD_putc("Transparencia"); LCD_gotoxy(7,2); printf(LCD_putc,"%2.1f",y); delay_ms(1000); if (y > 98) OUTPUT_HIGH(LED3); LCD_putc("\f"); // Limpa display LCD_gotoxy(3,1); LCD_putc("Calibrado!"); else OUTPUT_HIGH(LED1); LCD_putc("\f"); // Limpa display LCD_gotoxy(3,1); LCD_putc("Não Calibrado"); delay_ms(1000); OUTPUT_LOW(LED3); OUTPUT_LOW(LED1); void resultado() int j; float r = 0; for (j = 0;j < 200;j++) //Média de 200 amostras conv = read_adc(); //Faz a conversão e atribui em conv r = r+conv; r = (r/0x3FF)/2; if(r > 100) LCD_putc("\f"); LCD_putc("Erro de\nreferencia"); OUTPUT_HIGH(LED1); else LCD_putc("\f"); LCD_putc("Medida: "); printf(LCD_putc,"%2.1f%%",r); if(r > 80) //Seleção automática de categoria LCD_putc("\nCategoria 0"); else if(r > 43) LCD_putc("\nCategoria 1"); else if(r > 18)
76
LCD_putc("\nCategoria 2"); else if(r > 8) LCD_putc("\nCategoria 3"); else LCD_putc("\nCategoria 4"); OUTPUT_HIGH(LED3); for (j = 0;j <= 3;j++) delay_ms(1000); #int_ext //Rotina de interrupção void extint() disable_interrupts(INT_EXT); //desabilita interrupção clear_interrupt(INT_EXT); if (i2 == 2) i1 = 0; if (i2 == 1) i1 = 2; if (i2 == 0) i1 = 1; delay_ms(500); enable_interrupts(INT_EXT); //habilita novamente a interrupção void main() EXT_INT_EDGE(H_TO_L); //seta a interrupção para borda de descida SETUP_ADC(ADC_CLOCK_INTERNAL); //seta ad com clock 6MHz SETUP_ADC_PORTS(RA0_RA1_ANALOG_RA3_REF); //seta ad com ref. externa SET_ADC_CHANNEL(0); //Seleciona analógica 0 enable_interrupts(INT_EXT); //habilita interrupção externa enable_interrupts(GLOBAL); //habilita interrupção delay_ms(500); LCD_init(); //Inicializa o LCD LCD_putc("Esperando a\n Lampada"); delay_ms(2000); while(1) //loop infinito LCD_putc("\fAperte o botao\n para calibrar"); i1= 0; i2 = 0; while(i1 == 0) //Espera a calibração delay_ms(200); OUTPUT_HIGH(LED1); delay_ms(200);
77
OUTPUT_LOW(LED1); OUTPUT_LOW(LED1); calibracao(); LCD_putc("\fColoque a lente\ne aperte o botao"); i2 = 1; while(i1 == 1) //Espera a amostra delay_ms(200); OUTPUT_HIGH(LED2); delay_ms(200); OUTPUT_LOW(LED2); OUTPUT_LOW(LED2); resultado(); i2 = 2; LCD_putc("\fAperte o botao\npara reiniciar"); while(i1 == 2) // Reinicia o programa OUTPUT_LOW(LED1); OUTPUT_LOW(LED3); Programa para LED, com detecção de feixe simples: ///// MEDIDOR DE TRANSPARÊNCIA v.aovivo ///// /*** Autor: Marcio Makiyama Mello ***/ #include <16F877a.h> #fuses HS,NOPUT,NOPROTECT,NOBROWNOUT,NOLVP,NOWDT,NOUSBDIV,NOWRTB #device ADC=10 // conversão de 10 bits #use delay(clock=12000000) //clock utilizado de 12MHz #define CS PIN_C7 #define SCK PIN_C6 // Uso do potenciômentro digital #define SI PIN_D3 #define LED1 PIN_C0 #define LED2 PIN_C1 // Definindo saídas dos LEDs de sinalização #define LED3 PIN_C2 #include"D:\Users\Marcio\Documents\Softwares\SalvosMPLAB\transp_aovivocalib\LCD_plus.h" #include"D:\Users\Marcio\Documents\Softwares\SalvosMPLAB\transp_aovivocalib\POTDIG.h" float conv; int i1;
78
void calibracao() //ROTINA DE CALIBRAÇÃO int p = 0x7F; //inicializa digpot na metade (25Kohm) int j; float y = 0; LCD_putc("\fCalibrando..."); potdig(p); //rotina para set do digpot conv=read_adc(); //realiza conversão A/D while(conv == 0x3FF) // Reduz o ganho, caso o sinal esteja saturado p--; potdig(p); delay_ms(10); //espera o potenciometro alterar a resistencia conv = read_adc(); do //Aumenta o ganho até a referência p++; potdig(p); delay_ms(10); conv=read_adc(); //Faz a conversão e atribui em x while(conv<0x3FF); delay_ms(1000); for(j = 0;j < 200;j++) //Média de 200 amostras conv = read_adc(); //Faz a conversão e atribui em conv y = y+conv; y =(y/0x3FF)/2; // y/200 * 100 _ divide por 200 amostras e multiplica por 100 da porcentagem LCD_putc("\f"); // Limpa display LCD_gotoxy(2,1); LCD_putc("Transparencia"); LCD_gotoxy(7,2); printf(LCD_putc,"%2.1f",y); if (conv > 98) OUTPUT_HIGH(LED2); else OUTPUT_HIGH(LED1); delay_ms(2000); #int_ext //ROTINA DE INTERRUPÇÃO void extint() disable_interrupts(INT_EXT); //desabilita interrupção clear_interrupt(INT_EXT); calibracao(); delay_ms(500); i1 = 1; //flag de interrupção enable_interrupts(INT_EXT); //habilita novamente a interrupção
79
void main() float x; int j; i1 = 0; EXT_INT_EDGE(H_TO_L); //seta a interrupção para borda de descida SETUP_ADC(ADC_CLOCK_INTERNAL); //seta ad com clock 6MHz SETUP_ADC_PORTS(AN0|VSS_VREF); //seta ad com referencia de alimentação SET_ADC_CHANNEL(0); //Seleciona analógica 0 clear_interrupt(INT_EXT); enable_interrupts(INT_EXT); //habilita interrupção externa enable_interrupts(GLOBAL); //habilita interrupções delay_ms(500); LCD_init(); //Inicializa o LCD delay_ms(50); LCD_putc("Esperando a\n Lampada"); delay_ms(2000); LCD_putc("\fAperte o botao\n para calibrar"); while(i1 == 0) //Espera a calibração delay_ms(200); OUTPUT_HIGH(LED1); delay_ms(200); OUTPUT_LOW(LED1); while(1) //loop infinito x=0; LCD_putc("\f"); LCD_gotoxy(2,1); LCD_putc("Transparencia"); for (j = 0;j < 200;j++) //Média de 200 amostras conv=read_adc(); //Faz a conversão e atribui em x x = x+conv; x=(x/0x3FF)/2; LCD_gotoxy(7,2); printf(LCD_putc,"%2.1f",x); delay_ms(200);
80
Publicações
CBO 2010 (Congresso Brasileiro de Oftalmologia)
Participei do XIX Congresso Brasileiro de Prevenção da Cegueira e Reabilitação Visual,
realizado entre 29 de setembro a 02 de outubro de 2010, no Centro de Convenções da Bahia –
Salvador/BA, que contou com aproximadamente 7000 participantes, dentre eles: Residentes,
Acadêmicos, Oftalmologistas Sócios CBO e não sócios, e áreas afins, que foram considerados:
Engenheiro, Enfermeiro, Psicólogo, Pedagogo, Fonoaudiólogo, Terapeuta Ocupacional,
Fisioterapeuta, Veterinário, Administradores, Ortopedistas.
O trabalho foi elogiado pelos dois avalistas, oftalmologistas participantes do CBO, que
apreciaram a possibilidade de possuir um equipamento nos consultórios para a certificação das
lentes de óculos dos pacientes. Um deles comentou da pequena quantidade de lentes testada,
sendo recomendado que os testes fossem feitos numa quantidade maior de óculos.
18° SIICUSP ( Simpósio Internacional de Iniciação Científica)
Participei do 18° SIICUSP, realizado entre 16 de novembro a 19 de novembro de 2010, no
campus Butantã da USP – São Paulo/SP. O simpósio acontece anualmente, recebendo em torno
de 6.000 trabalhos inscritos (mesas redondas, apresentações orais ou pôster) divididos em quatro
grandes áreas do conhecimento.
XXII CBEB (Congresso Brasileiro de Engenharia Biomédica)
Participei do XXII Congresso Brasileiro de Engenharia Biomédica, realizado entre 21 de
novembro a 25 de novembro de 2010 em Tiradentes/MG. Os temas, para este congresso, foram
selecionados de forma a abordar aspectos relevantes das pesquisas que estão sendo
desenvolvidas no país como Avaliação Tecnológica em Saúde, Informática em Saúde e
Telemedicina, Sistemas Nervoso e Muscular, Sistemas Cardiovascular e Respiratório e
Processamento de Sinais Biológicos, entre outros.
V SIIM (Simpósio de Instrumentação e Imagens Médicas)
Participei do V Simpósio de Instrumentação e Imagens Médicas, realizado entre 15 e 16 de
abril de 2011 em Porto Alegre/RS, do qual fui premiado com o terceiro lugar na categoria Pôster.
81
O SIIM tem a proposta original de reunir pesquisadores de diversas modalidades de
atuação nas áreas de Engenharia Biomédica e Física Médica para apresentar uma amostra de
tecnologias, tendências e pesquisas aplicadas em medicina e saúde.
Display de Verificação de Proteção Ultravioleta em Óculos de Sol
Um dos autores do Display de Verificação de Proteção Ultravioleta em Óculos de Sol,
inauguração em 31/03/2011. O „Display‟ foi desenvolvido no Laboratório de Instrumentação
Oftálmica - EESC/USP, sob a coordenação da professora Liliane Ventura, com os apoios da Pró-
Reitoria de Cultura e Extensão – USP, da FAPESP e T.H.E. Design de São Carlos.
O projeto teve repercussão interessante no campus da USP em São Carlos e foi publicado
em emissoras de TV e jornais.
Publicado na GLOBO:
http://eptv.globo.com/emc/VID,0,1,33667;1,pesquisadores+da+usp+desenvolvem+aparelho
+que+verifica+qualidade+das+lentes+dos+oculos+escuros.aspx
Publicado na RECORD, em 13/04/2011:
http://www.recordribeiraopreto.com.br/novo/sprecord/noticias_videos.asp?id=7526
Publicado na FOLHA DE SÃO PAULO, em 06/04/2011:
http://www1.folha.uol.com.br/equilibrioesaude/898949-aparelho-confere-protecao-de-oculos-
contra-raios-solares.shtml
Publicado no SITE DA CIDADE DE SÃO CARLOS, em 01/04/2011:
http://www.saocarlosoficial.com.br/noticias/?n=USP:+Display+de+auto-
atendimento+para+verificacao+da+protecao+ultravioleta+de+oculos+de+sol_2ZG3JDN5JZ
