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Caro(a) Colega,

No artigo anterior, foi apresentado o sensor magnetostrictivo do ponto de vista dos seus princípios físicos de funcionamento. Nesse artigo vamos detalhar um pouco mais alguns aspectos construtivos e da eletrônica embarcada utilizados nesse tipo de sensor.

Abraço.

Henrique

consulte sempre um engenheiro eletrônico

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SENSORES MAGNETOSTRICTIVOS – ASPECTOS CONSTRUTIVOS E DE ELETRÔNICA EMBARCADA

cpu

 

Introdução

No artigo anterior, O que são sensores magnetostrictivos?foram apresentados os princípios físicos desse tipo de sensor e alguns detalhes de como esses princípios podem ser aplicados. No final do artigo pode ser vista uma animação, que mostra como que uma integração engenhosa desses princípios físicos se transforma num sensor magnetostrictivo. A finalidade desse sensor é a de realizar medições de grandes deslocamentos lineares com precisão e indiretamente de volumes de líquidos em tanques.

A melhor maneira para se conhecer e entender um determinado equipamento é ter algum à disposição e poder desmontá-lo inteirinho para estudar as suas partes (Lembra quando você era criança e desmontava os seus brinquedos?). Mas nem sempre isso é possível. Porém, há maneiras alternativas para se conhecer e entender o funcionamento e os detalhes construtivos de qualquer equipamento, especialmente quando a tecnologia já está madura. A alternativa mais eficiente nesse caso é a pesquisa das patentes desse equipamento. Esse assunto já foi abordado no artigo técnico Projetos de Desenvolvimento: antes de começar (Parte II) desse blog. Aqui vamos nos aprofundar um pouco nesse assunto e mostrar a sua utilidade. A tecnologia do sensor magnetostrictivo pode ser considerada madura. Se pesquisarmos as patentes de sensores desse tipo no escritório americano de patentes, o USPTO, utilizando as palavras chave magnetostrictive and sensor para uma busca simples no banco de patentes desse escritório, serão apresentadas mais de 3.800 ocorrências, sendo que nessa pesquisa, a primeira, que poderia ser relacionada ao sensor que estamos analisando, data de 1972. É evidente que muitos desses resultados são referentes a outras invenções. Pode-se refinar a busca acrescentando o nome de algum fabricante conhecido, tais como Patriot, Magnetek, MTS, etc. Na Figura 1 são apresentadas algumas patentes como resultado da nossa busca. Esse serviço de busca de patentes limita-se às patentes americanas. (Para visualizar a pesquisa original completa, “clique” na figura).

Pesquisa na base de patentes do USPTO

Figura 1: Alguns resultados em resposta à busca de patentes – USPTO

A mesma busca de patentes pode ser realizada no escritório europeu de patentes, o EPO, utilizando-se um serviço denominado ESPACENET. O escritório europeu mantém as informações de patentes de vários países, inclusive patentes brasileiras e asiáticas. Se realizarmos a pesquisa com as mesmas palavras chave que utilizamos no USPTO, encontraremos mais de 1.600 patentes como resultado dessa busca. Na Figura 2 são apresentados alguns desses resultados. (Para visualizar a pesquisa original completa, “clique” na figura).

 

Resultados encontrados no ESPACENET para a busca de patentes

Figura 2: Alguns resultados em resposta à busca de patentes – Espacenet

É interessante você explorar algumas dessas patentes para ganhar a percepção do quanto de informação que se pode extrair desse tipo de documento. Para se ter uma primeira impressão sobre a patente é interessante inicialmente explorar as figuras, e se a patente for de interesse, ler os detalhes no texto. A seguir vamos mostrar alguns aspectos construtivos e da eletrônica embarcada do sensor utilizando-se desse recurso.

 

Aspectos construtivos do sensor magnetostrictivo

É comum encontrar nas patentes, especialmente nas mais antigas, desenhos bastante detalhados que apresentam o equipamento e suas partes de forma a ilustrar o que está sendo protegido pela patente. Assim, para se conhecer os detalhes de algum equipamento e as diversas soluções distintas para o mesmo, pode-se utilizar a pesquisa das patentes. Ela nos permite estabelecer o estado da arte desse equipamento. A seguir serão mostradas algumas figuras encontradas em patentes com os detalhes construtivos de alguns modelos de sensores magnetostrictivos. A Figura 3 mostra uma solução construtiva patenteada pela MTS. (“Clique” na figura para visualizar a patente completa).

Sensor

Figura 3: Detalhes de um sensor magnetostrictivo – MTS

Outra solução pode ser vista na Figura 4, desenvolvida pela Patriot, com detalhes construtivos bem distintos do sensor da Figura 3, porém as partes essenciais são muito parecidas. (“Clique” na figura para visualizar a patente completa).

 

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Figura 4: Detalhes de um sensor magnetostrictivo – Patriot

 

Se você ficou curioso e que ver mais algumas soluções, pode explorar as patentes selecionadas a seguir. É uma experiência muito interessante e reveladora.

Descrição da eletrônica embarcada no sensor magnetostrictivo

Quando se analisa os princípios físicos dos sensores e as diversas formas construtivas, percebe-se que é possível elaborar um diagrama em blocos genérico para essa eletrônica embarcada, de forma que cada função possa ser detalhada de acordo com a solução construtiva definida para o sensor. A eletrônica embarcada, quando vista em blocos, é na realidade bastante simples. É constituída pelas seguintes funções:

  • interface capaz de aplicar pulsos de corrente ao elemento sensor;
  • interface que capta e amplifica a resposta do elemento sensor ao pulso de corrente;
  • interface de comunicação;
  • fonte;
  • CPU, FPGA, DSP ou uma mistura desses recursos para compor o sistema eletrônico de processamento e comandar a geração dos impulsos, capturar as respostas, calcular as medidas e transmiti-las para um sistema computacional, que eventualmente administra um conjunto de sensores.

Pode-se observar a eletrônica embarcada, retratada em blocos na Figura 5.

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Figura 5: Representação em blocos da eletrônica embarcada

 

A eletrônica desenhada na Figura 5, em geral, fica abrigada na cabeça do sensor. Sua aparente simplicidade pode nos induzir a concluir de que um sensor magnetostrictivo é um projeto eletrônico e mecânico trivial. Mas na realidade um sensor magnetostrictivo apresenta inúmeras particularidades com relação aos materiais utilizados, dimensões de peças e componentes, detalhes construtivos mecânicos, especificações de componentes eletrônicos, entre outros, que precisam ser muito bem conhecidos e casados de forma que se consiga a operação do sensor com a precisão desejada. Uma precisão considerada normal para um sensor desse tipo é da ordem de alguns mícrons, em sensores que tenham mais de 3 metros de comprimento.

Quando se trata de eletrônica embarcada, também pode-se utilizar os recursos de pesquisa de patentes para pesquisar algumas soluções técnicas reais. Na Figura 6 se pode observar uma parte de um circuito eletrônico utilizado num sensor fabricado pela MTS (patente de 1991). Note que esse circuito é quase todo implementado com componentes discretos e apenas alguns poucos circuitos integrados. (“Clique” na figura para visualizar a patente completa).

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Figura 6: Esquema Elétrico de um sensor magnetostrictivo – MTS

 

Na Figura 7, pode-se observar outra solução, mais moderna, que utiliza um microcontrolador para a implementação da eletrônica embarcada de um sensor da MTS (patente de 2002). (“Clique” na figura para visualizar a patente completa).

 

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Figura 7: Esquema elétrico em blocos de um sensor – MTS

 

Em cada solução eletrônica destacada nas patentes é buscada a melhoria do desempenho do sensor com relação a alguns aspectos relevantes, tais como estabilidade com relação à variação de temperatura, precisão ou redução de ruídos. Entender como os sensores foram projetados, nos dá uma boa visão de como poderemos projetar um sensor semelhante na hipótese de um desenvolvimento de um sensor desse tipo.

Como informação adicional, na Figura 8, pode-se observar na tela de um osciloscópio digital, um exemplo de como um sensor magnetostrictivo típico funciona. No traço superior, em amarelo, pode-se observar um pulso estreito, referente à aplicação de um pulso de corrente sobre o fio de material magnetostrictivo. No traço inferior, em verde, pode-se observar a resposta a esse estímulo: um transitório no instante da aplicação do impulso de corrente e um impulso solitário, que chega após algum tempo, referente à detecção da torção provocada por um imã, que marca a posição linear no sensor.

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Figura 8: Visualização do funcionamento de um sensor magnetostrictivo

 

Nesse artigo técnico foram explorados aspectos construtivos e alguns exemplos da eletrônica embarcada utilizada em sensores magnetostrictivos. Foi utilizada a pesquisa de patentes como uma ferramenta para que se pudesse aprender e entender em maior profundidade os aspectos técnicos do sensor.  Esse recurso pode e deve ser utilizado em todo projeto de desenvolvimento, seja como fonte de informação, seja como referência para que se saiba o que da tecnologia é de domínio público e pode ser utilizado e o que está protegido, sempre levando em consideração as leis de patentes locais vigentes.

Licença Creative Commons
Esta obra, “Sensores magnetostrictivos – Aspectos construtivos e de eletrônica embarcada“, de Henrique Frank W. Puhlmann, foi licenciada sob uma Licença Creative Commons Atribuição-NãoComercial-CompartilhaIgual 3.0 Não Adaptada.

Caro(a)  Colega,

Estude mais um pouco!  é o quarto artigo, de quatro no total, da série Projetos de Desenvolvimento – Antes de começar. No final deste artigo, você encontrará os links para os demais artigos dessa série.

Boa Leitura! Abraço,

Henrique

consulte sempre um engenheiro eletrônico

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Introdução

Nem sempre pesquisar as patentes, definir os requisitos e especificações técnicas do projeto são suficientes para se iniciar um novo projeto. Muitas vezes precisamos ir atrás de um pouco mais de teoria e de ciência para conseguirmos um embasamento teórico melhor. Aí o negócio é  apelar para os universitários…

Publicações online

Uma maneira de se fazer isso, é realizar as pesquisas básicas no Google, Yahoo, Bing ou outro site de buscas de sua preferência. Os melhores resultados porém, você obtém pesquisando em ferramentas especializadas nos assuntos científicos e técnicos. Observe apenas que nem sempre o material encontrado é gratuito. Eu costumo utilizar os seguintes:

 

  • Aqui você pode pesquisar nas publicações do IEEE:

Xplore

  • Nesse site você encontra webinários, cursos, treinamentos, white papersapplication notes, tutoriais e muitos outros recursos:

Electronics Industry News

  • Esse site é bem legal! Dá para acessar capítulos inteiros de livros e outras publicações:

ScienceDirect

  • Nesse, as informações são mais concentradas nas áreas de eletricidade:

Virtual Library - Electrical and Electronics Engineering

Apenas a título de comentário, nas pesquisas que realizei na internet, algumas vezes me deparei com as teses de mestrado ou doutorado de engenheiros portugueses. Vale a pena consultá-los. A qualidade da informação e a clareza com que eles expõem o assunto de que estão tratando são impressionantes.

 

Webcasts

Um recurso bastante interessante para se aprender um novo assunto ou atualizar os seus conhecimentos são os webcasts. São palestras ou seminários de curta duração, em média de 1 hora, onde é abordado um determinado tema e apresentado um panorama sobre esse tema. Esses seminários online, em geral são transmitidos ao vivo e você pode participar formulando suas perguntas ao palestrante após a apresentação. Os webcasts são arquivados e ficam disponíveis para consulta por um longo período. Algumas fontes de webcasts:

  • TOL- TechonlineNesse site você encontra webinários, cursos, treinamentos, white papersapplication notes, tutoriais e muitos outros recursos

Electronics Industry News

 

Continuing Education Center

  •  Outras fontes de informação para webinários, cursos e treinamentos:
    • Fabricantes de produtos: Altera, Xilinx, Atmel, Microchip, Texas Instruments, etc;
    • Fabricantes de equipamentos: Rohde & Schwarz, Agilent, Anritsu, National Instruments, etc;
    • Revistas técnicas: Control Engineering, Eletronic Design, Microwaves & RF, etc.

 

Cursos universitários online

Expandindo o conceito de educação de nível superior,  muitas universidades oferecem cursos formais à distância. Podem ser boas alternativas para complementar sua formação, quando houver necessidade. Nas sugestões abaixo serão destacados apenas as fontes de conhecimento onde é possível realizar treinamentos gratuitos e de qualidade.

  • Veduca – Cursos online gratuitos de nível universitário com aulas das universidades de Harvard, Michigan, USP, Unicamp, Unesp, entre outras.

Veduca-usp

  • Coursera – O Coursera é uma plataforma de ensino que realiza parcerias com as melhores universidades e instituições de ensino em todo o mundo, para oferecer cursos online e gratuitos a todos.

Coursera

 MIT OpenCourseWare, Massachusetts Institute of Technology

  • edX–  O MIT e a Universidade de Harvard fundaram em parceria o edX , que oferece diversos cursos gratuitos online. Atualmente o edX conta com pelo menos mais 32 universidades parceiras do mundo todo. É imperdível!

 edX

 SEE

 webcast.berkeley

Open Yale Courses

Resumindo, com tantas fontes de educação de qualidade gratuitas à nossa disposição, só não se atualiza profissionalmente quem não quer, não é mesmo? Se você conhece outras fontes para educação universitária gratuita, por favor compartilhe conosco.

Projetos de desenvolvimento – Antes de começar

Confira os demais artigos dessa série sobre como iniciar um projeto de desenvolvimento:

  • Pesquise Patentes! – A vantagem de se pesquisar os sistemas de patentes para adquirir conhecimento nos assuntos específicos e de conhecer as soluções dadas pelos concorrentes;
  • Consulte as Normas Técnicas! – Os cuidados que se deve ter na elaboração de um novo projeto, se acaso houver a exigência de serem  atendidos requisitos de normas técnicas específicas.

 

 

Licença Creative Commons
Esta obra, “Estude mais um pouco!“, de Henrique Frank W. Puhlmann, foi licenciada sob uma Licença Creative Commons Atribuição-NãoComercial-CompartilhaIgual 3.0 Não Adaptada. É a quarta parte de uma sequência de quatro obras da série Projetos de Desenvolvimento – Antes de começar.

Caro Colega,

Pesquise Patentes!  é o segundo artigo, de quatro no total, da série Projetos de Desenvolvimento – Antes de começar. No final deste artigo, você encontrará os links para os demais artigos dessa série.

Boa Leitura! Abraço,

 

Henrique

consulte sempre um engenheiro eletrônico

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Introdução

Na primeira parte dessa série, O que o Cliente quer? foi apresentada a arte de extrair do cliente o que ele realmente quer e necessita. Nessa segunda parte, serão abordados outros aspectos que devem ser considerados para te ajudar a especificar o seu projeto. De uma forma resumida, é necessário que seja realizada uma pesquisa sobre projetos semelhantes para que se possa conhecer as soluções já desenvolvidas por terceiros.

Uma pesquisa bastante direta e que dá os melhores resultados de natureza prática sobre projetos semelhantes ao seu, é a pesquisa de patentes. Essa pesquisa pode ser realizada de várias maneiras, por meio de palavras-chave, ou pelo nome do fabricante, se acaso você souber quem produz produtos semelhantes aos que você pretende projetar ou pelo nome dos inventores. Os lugares para realizar essas pesquisas são os escritórios de patente dos diversos países. Eu recomendo os seguintes:

  • EPO – European Patent Office – esse é o escritório europeu. Nele você encontra patentes reunidas de muitos países, inclusive do Brasil e dos EUA. E você consulta nesse link. As patentes podem ser lidas em PDF.
  • USPTO – United States Patent and Trademark Office – No escritório americano, você pesquisa apenas as patentes americanas. Um inconveniente é que as patentes podem ser acessadas na forma de texto apenas ou de imagens no formato TIFF. Pode ser necessária a  instalação de um aplicativo do tipo AlternaTiff para lê-las. As buscas podem ser realizadas no seguinte link.

O que buscar nas patentes?

É necessário que você observe dentro do texto de cada patente o que o inventor está protegendo de fato, pois uma boa parte desse texto é apenas uma descrição do estado da arte do invento entre outros detalhes. O que está sendo realmente protegido numa patente é só o que está descrito nas reivindicações (claims). Outro aspecto importante na leitura das patentes é a possibilidade de conhecer as diversas soluções projetadas para uma determinada tecnologia. Em geral as soluções descritas na patente são bem detalhadas.

Porque é importante você conhecer essas patentes?

O que está protegido nas patentes pode impactar no seu futuro projeto das seguintes formas:

  • Você não pode usar no seu projeto ou produto o todo ou partes do que foi protegido por uma patente, no país onde essa patente foi depositada, concedida e no prazo de vigência. Essas condições são importantes e necessárias. Isso também quer dizer que, se a patente não foi concedida, for de domínio público ou não foi depositada nos países onde você pretende comercializar o produto resultante de seu projeto, você está livre para utilizar esse conhecimento da patente e até copiá-lo, se você quiser.
  • No caso da patente estar depositada ou em vigência nos países onde você pretende comercializar seu produto, você deve observar o que foi protegido e desenvolver uma solução alternativa, nova ou de domínio público, porque senão você corre o risco de ser processado pela concorrência e ainda ter que tirar o seu produto do mercado. Às vezes é interessante fazer algum acordo de licença de uso de uma patente com o dono da tecnologia. É sempre uma questão de se avaliar a relação custo/ benefício do seu negócio.

Exemplo de uso desse recurso de busca

No artigo técnico “Sensores Magnetostrictivos – Aspectos construtivos e de eletrônica embarcada” foi utilizado o recurso de pesquisa de patentes para se estudar os aspectos mecânicos e construtivos de um sensor desse tipo bem como as soluções de eletrônica desenvolvidas por alguns fabricantes. Esse exemplo foi utilizado num caso real e ajudou a definir diversas especificações do projeto que veio a ser desenvolvido.

No artigo técnico publicado no site Embarcados,  “Uso de busca de patentes como apoio à revisão bibliográfica, também é apresentada a importância da patente como fonte de informação tanto para a realização de projetos como para  embasar decisões gerencias com relação à tecnologia.

Resumindo, as patentes são fontes valiosas de informação. Recomendo o acesso aos links acima e “dar uma voltinha” nos sites, fazendo buscas, analisando os resultados etc. Tenho certeza de que você vai gostar e constatar a importância desse recurso.

E-BOOKs grátis

Se você quiser se aprofundar um pouco mais nos conceitos de propriedade intelectual, patentes, marcas, proteção de tecnologias etc., recomendo baixar os E-BOOKs grátis destacados abaixo:

Noções gerais sobre proteção de tecnologia e produtos” – versão Inventor – Coordenação técnica  de Angela C. A. Puhlmann e textos de Cláudio Fuentes Moreira.  – O enfoque dessa publicação para o inventor é em patentes, detalhando bastante essa matéria, sem deixar de abordar as demais, tais como marcas, diretos autorais etc.

Noções Gerais sobre a Proteção de Tecnologias e Produtos - Versão Inventor

Noções gerais sobre proteção de tecnologia e produtos” – versão Empresário – Coordenação técnica  de Angela C. A. Puhlmann e textos de Cláudio Fuentes Moreira.  – O enfoque dessa publicação para o empresário é em marcas.

Noções Gerais sobre a Proteção de Tecnologias e Produtos - Versão Inventor

 

Projetos de desenvolvimento – Antes de começar

Confira os demais artigos dessa série sobre como iniciar um projeto de desenvolvimento:

  • Consulte Normas Técnicas! – Os cuidados que se deve ter na elaboração de um novo projeto, se acaso houver a exigência de serem  atendidos requisitos de normas técnicas específicas;
  • Estude mais um pouco! – Outras fontes para se adquirir o conhecimento necessário e extrair as informações que são necessárias para o desenvolvimento do seu projeto;

 

Licença Creative Commons

Esta obra, “Pesquise Patentes!“, de Henrique Frank W. Puhlmann, foi licenciada sob uma Licença Creative Commons Atribuição-NãoComercial-CompartilhaIgual 3.0 Não Adaptada. É a segunda parte de uma sequência de quatro obras da série Projetos de Desenvolvimento – Antes de começar.