SISTEMA DE MEDIÇÃO ORIGINAL DE BAIXO CUSTO PARA CARACTERIZAR SUPERCONDUTORES: CONCLUSÃO DA FASE 1 DO PROJETO (DIMENSIONAMENTO, CONSTRUÇÃO E TESTE DE CONCEITO)

Luis Felipe Viana Bernardes; Taina de Azevedo Silva; Derek Dorbação de Araujo; Matheus Cotta da Silva; Miguel de Andrade Garcia; Letícia Cristina Freitas Martins; Isabella Lima Gorges; Joao Pedro De Macedo Lourenço; Elian Carla de Almeida; Marcelo Azevedo Neves

Título do Trabalho

Autores

Luis Felipe Viana Bernardes
Taina de Azevedo Silva
Derek Dorbação de Araujo
Matheus Cotta da Silva
Miguel de Andrade Garcia
Letícia Cristina Freitas Martins
Isabella Lima Gorges
Joao Pedro De Macedo Lourenço
Elian Carla de Almeida
Marcelo Azevedo Neves

Modalidade

Resumo

Área temática

Ciências Exatas e da Terra - Física

Data de Publicação

22/04/2025

País da Publicação

Brasil

Idioma da Publicação

Português

Página do Trabalho

https://www.even3.com.br/anais/xi-raic-e-v-raidtec-ufrrj/929684-sistema-de-medicao-original-de-baixo-custo-para-caracterizar-supercondutores--conclusao-da-fase-1-do-projeto-(dim

ISBN

978-65-272-1295-9

Palavras-Chave

Supercondutores, Raspberry Pi Pico, Curva Característica

Resumo

Supercondutores (SCs) são cristais que exibem resistência elétrica nula abaixo de uma temperatura crítica, Tc, e contribuem positivamente para a transição energética [1]. Medir Tc envolve equipamentos caros e consome muito tempo. Um método para medir Tc é obter a curva característica Resistência-Temperatura R(T), traçando tangentes nesta antes e depois da transição supercondutora: Tc é medida no ponto de interseção destas retas. O objetivo deste trabalho é apresentar os resultados da FASE 1 concluída de pesquisa no Programa de Educação Tutorial em Física (PET-Física) da UFRRJ (área CAPES 1.05.01.05-3 Metrologia, Técnicas Gerais de Laboratório, Sistema de Instrumentação): Projeto, construção e teste de conceito de um sistema de medição original de baixo custo que permitirá (na FASE 2) rápida medição da Tc de SCs em aquecimento após sua retirada de um banho em nitrogênio líquido (N2L). A FASE 1 objetiva o sistema de medição (a menos de um transdutor de temperatura), testando o conceito proposto em um material com curva característica corrente-voltagem I(V) semelhante em formato à R(T) de SCs. A metodologia consistiu em usar uma placa Raspberry Pi Pico W (RPPW) com microcontrolador RP2040, onde utilizamos 2 pinos de comunicação I2C, 3 pinos de ADC de 12 bits e comunicação Bluetooth com um telefone celular. A RPPW foi programada com um software original escrito em MicroPython. A tensão elétrica aplicada para medir a resistência elétrica da amostra foi gerada pela RPPW usando um módulo DAC MCP4725 em comunicação I2C. O transdutor da corrente é um resistor de 220 ohms ("R1") ligado em série com a amostra, com calibração ôhmica conhecida. Um software original (APP) para OS Android ("DAQPET-FIS") foi instalado em telefone celular para receber por Bluetooth as medições feitas pela RPPW, registrando as tensões elétricas na amostra (Va), no resistor R1 (V1), calculando a corrente em R1 (I1=V1/R1) e calculando a resistência na amostra (Ra=Va/I1). Lendo a tensão elétrica que vem do transdutor da grandeza física responsável pela transição (p. ex., a temperatura), o DAQPET-FIS traça a curva característica e as retas tangentes e mede o ponto de interseção entre estas. Nesta FASE 1, o sistema de medição foi testado obtendo a curva característica I(V) de um diodo Zener operando em polarização reversa, medindo a tensão de início do Efeito Zener pelo método das tangentes supracitado. Para a R(T) de um SC, a tensão associada à causa da transição (supercondutora) vem do transdutor de temperatura. Para a I(V) de um Diodo Zener, a tensão associada à causa da transição (Efeito Zener) é o valor da polarização reversa aplicada. Em relação às tensões medidas, as formas das respectivas curvas são semelhantes. Todas as tensões foram medidas com os pinos ADC 12 bits da RPPW. Usamos um diodo Zener C2V75T, com tensão esperada de início de transição valendo -2,0 V. A tensão de polarização reversa para obter o efeito Zener foi aplicada em rampa usando o módulo MCP4725. Como resultados, temos que a curva característica do C2V75T foi obtida conforme esperado pelo DAQPET-FIS, pode ser vista na tela deste APP com os eixos cartesianos corretamente identificados, as tangentes e a tensão de início do Efeito Zener, medida com valor -1,999 V, em excelente concordância com o esperado. Concluímos que o sistema de medição obtido (conjunto hardware e software integrados) é original (não encontramos igual na literatura) e que a FASE 1 desta pesquisa foi finalizada com sucesso. PET-Física agradece ao Fundo Nacional de Desenvolvimento da Educação (FNDE) pelo financiamento das bolsas e do custeio e também à UFRRJ pela infraestrutura cedida. 1. HI-SCALE.High-Temperature SuperConductivity for AcceLerating the Energy Transition. Disponível em:< https://hi-scale.eu/>. Acesso em:27 ago. 2024.

Título do Evento: XI Reunião Anual de Iniciação Científica da UFRRJ (RAIC 2024) & V Reunião Anual de Iniciação em Desenvolvimento Tecnológico e Inovação (RAIDTec 2024)
Cidade do Evento: Seropédica
Título dos Anais do Evento: Anais da XI Reunião Anual de Iniciação Científica da UFRRJ (RAIC) e V Reunião Anual de Iniciação em Desenvolvimento Tecnológico e Inovação (RAIDTec): Transição energética: impactos ambientais e sociais
Nome da Editora: Even3
Meio de Divulgação: Meio Digital

Como citar

BERNARDES, Luis Felipe Viana et al.. SISTEMA DE MEDIÇÃO ORIGINAL DE BAIXO CUSTO PARA CARACTERIZAR SUPERCONDUTORES: CONCLUSÃO DA FASE 1 DO PROJETO (DIMENSIONAMENTO, CONSTRUÇÃO E TESTE DE CONCEITO).. In: Anais da XI Reunião Anual de Iniciação Científica da UFRRJ (RAIC) e V Reunião Anual de Iniciação em Desenvolvimento Tecnológico e Inovação (RAIDTec): Transição energética: impactos ambientais e sociais. Anais...Seropédica(RJ) UFRRJ, 2024. Disponível em: https//www.even3.com.br/anais/xi-raic-e-v-raidtec-ufrrj/929684-SISTEMA-DE-MEDICAO-ORIGINAL-DE-BAIXO-CUSTO-PARA-CARACTERIZAR-SUPERCONDUTORES--CONCLUSAO-DA-FASE-1-DO-PROJETO-(DIM. Acesso em: 07/11/2025