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Desenvolvimento de sistemas eletrônicos no ON impulsiona pesquisa em geomagnetismo
Pesquisadores do Laboratório de Desenvolvimento de Sensores Magnéticos (LDSM) do Observatório Nacional (ON/MCT) estão desenvolvendo uma série de sistemas eletrônicos que fazem parte da nova geração de instrumentação científica voltada ao monitoramento do campo magnético da Terra, entre outras aplicações. Os dispositivos são peças fundamentais para o funcionamento de um magnetômetro fluxgate — instrumento capaz de medir com alta precisão a intensidade e a direção do campo magnético.
Até o momento, várias placas com diferentes funções já foram projetadas e fabricadas. A maioria delas está diretamente relacionada ao desenvolvimento do magnetômetro fluxgate que o Observatório Nacional pretende instalar em Fernando de Noronha (PE). Como parte da identidade institucional do projeto, as placas estão sendo personalizadas com o logotipo do ON e com o nome dos pesquisadores envolvidos no desenvolvimento, entre eles os tecnologistas Dr. José Alejandro M. Alfonzo e Dr. André Wiermann, com apoio do pesquisador Dr. Luiz Benyosef.
Uma das primeiras placas criadas foi a “FXG – Core Connections”, um pequeno circuito de apenas 44 x 41 milímetros. Ela foi desenvolvida para atuar como interface entre o sensor do magnetômetro fluxgate e o cabo responsável por transmitir os sinais. Como se trata de uma primeira versão planejada para testes, o projeto já prevê a identificação de limitações e ajustes técnicos nas próximas revisões.
- FXG - Core Connections
Outro avanço importante envolve o desenvolvimento de uma estação magnética autônoma. Para esse projeto, foi criada uma placa dedicada à transmissão de dados via tecnologia LoRa (Long Range), um sistema de comunicação sem fio projetado para cobrir grandes distâncias com baixo consumo de energia. Esta iniciativa teve apoio do Tecnologista Dr. Emanuele La Terra, e atualmente conta com a participação do aluno de iniciação científica Guilherme Castro, que trabalha no desenvolvimento de um protocolo capaz de transmitir dados geomagnéticos de forma segura e estável por distâncias de até 5 quilômetros.
- Placa dedicada à transmissão de dados via tecnologia LoRa
O magnetômetro fluxgate em desenvolvimento pelo ON possui três canais de aquisição simultâneos, correspondentes aos eixos X, Y e Z do campo magnético. Para permitir a calibração e os testes das novas tecnologias aplicadas ao instrumento, os pesquisadores criaram a placa “FLX – Single Core”, projetada para analisar apenas um eixo do magnetômetro. Essa abordagem permite realizar ajustes finos no sistema e alcançar níveis elevados de precisão e estabilidade antes da implementação completa do equipamento.
A etapa seguinte do projeto resultou na placa “3-Axis Fluxgate”, considerada a versão definitiva para operação com três eixos, que funciona como o front-end do sistema. O circuito foi desenvolvido em uma placa de quatro camadas (PCB de 4 layers) e reúne avanços acumulados ao longo de vários anos de pesquisa voltados à criação de estações magnéticas autônomas. O principal responsável pelo desenvolvimento das técnicas de processamento analógico é o tecnologista sênior do ON Dr. André Wiermann.
- Placa 3-Axis Fluxgate
Complementando o sistema, a placa “Módulo de Comunicação 3-Axis Fluxgate”, será responsável por transmitir os dados coletados pelas estações magnéticas. O projeto prevê múltiplas opções de comunicação, incluindo Ethernet, LoRa, Bluetooth e Serial-232, permitindo que o sistema seja adaptado às diferentes condições de instalação e infraestrutura disponíveis em cada local de monitoramento.
- Módulo de Comunicação 3-Axis Fluxgate
Além dos projetos ligados ao magnetômetro, o laboratório também está atendendo demandas de outras áreas da geofísica. Um exemplo é a placa TerraDiff-8, primeiro protótipo de um sistema de aquisição de dados capaz de monitorar a evolução do sinal de até oito eletrodos não polarizados desenvolvidos pelo LENPON (Laboratório de Eletrodos Não Polarizados do ON). O objetivo é acompanhar o comportamento desses sensores desde a instalação até a estabilização do sinal elétrico de cada eletrodo. A placa já está a caminho do Observatório Nacional e deve chegar nas próximas semanas para montagem e testes.
- Placa TerraDiff-8
O conjunto dessas iniciativas mostra o avanço da capacidade de desenvolvimento tecnológico dentro do Observatório Nacional, permitindo a criação de instrumentação científica própria para estudos do campo magnético da Terra e outras aplicações geofísicas.