Aula introdutória no curso de PRJ32 - Projecto e Concepção de Sistemas Aeroespaciais

1. Aula 1 –
Introdução,
Arduino e
Concepção
MSc. Christopher S. Cerqueira
Disciplina: Projeto e Construção de Sistemas Aeroespaciais – PRJ32.

2. M.Sc. Eng. Christopher Shneider
Cerqueira
Técnico em Informática Industrial
(Sistemas Embarcados Industriais)
Engenheiro da Computação
(Ambientes de Realidade Aumentada)
Mestre em Engenharia Espacial
(Simuladores Operacionais)
Em andamento
Doutorado em Engenharia Espacial
(Concepção de Missão)
Disciplina: Projeto e Construção de Sistemas Aeroespaciais – PRJ32.

3. Cronograma das Apresentações
(Christopher)
Disciplina: Projeto e Construção de Sistemas Aeroespaciais – PRJ32.
Aula 1 22/02 Apresentação
Aula 4 14/03 Arduino e suas capacidades, Sensores MEMS,
Programação na IDE Arduino e Matlab.
Aula 6 28/03 NanoSats, Software Embarcado e o papel da
computação no ciclo de vida espacial. Aceitação
de Software ( HIL).
Aula 14 02/05 Programando controle por eventos e dinâmicos
no Arduino

4. Introdução

5. Como me encontrar:
▪E-mail (se urgente): christophercerqueira@gmail.com
▪Site: http://cscerqueira.com.br
▪Para dúvidas MUITO maiores:
INPE – Prédio Satélite - Sala 95
Ramal: 3208-7321
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www.cscerqueira.com.br/moodle
Moodle

6. entrarPRJ32

7. O que seremos responsável
Payload
(Carga Útil)
Monitoramento de
Saúde:
- Vetores de
aceleração
- Temperatura
- Pressão
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8. Frase da Necessidade da Carga Útil
“Statement of need”
“A carga útil deverá ser capaz de ler os
sensores* durante o voo do foguete,
armazenar localmente numa memória
recuperável e transmitir os valores para
uma estação durante o voo.”
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* inerciais, temperatura, pressão e posicionamento global

9. (Sub)System Arquitecture
Árvore de Produtos
Payload
Onboard
Computer
TT&C
Power
Supply
Sensors Memory
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Planejamento
• Cronograma
• Configuração
• Custos
• Segurança
• Objetivos
• Requisitos
• AIT
Balanço Estrutural
• Massas
• Conectores
• Fiações
Balanço Elétrico
• Consumos
• Dissipações
• Baterias
• Amostragens dos sensores
• EGSE
Balanço Lógico
• Algoritmos
• Armazenamento
• Telecomunicação
• Rotinas e bibliotecas disponíveis

10. Arduino
Base do Computador de Bordo
O que é? Onde
vivem?
Existe? Hoje no
Glob..

11. Alguns projetos utilizando Arduino:
▪ Vídeos...
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12. O que tem no ARDUINO?
20:37cscerqueira.com.br
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13. [ARDUINO]
Outras versões
20:37cscerqueira.com.br
Disciplina: Projeto e Construção de Sistemas Aeroespaciais – PRJ32.

14. [ARDUINO]
Shields
20:37cscerqueira.com.br
Disciplina: Projeto e Construção de Sistemas Aeroespaciais – PRJ32.

15. Arduino Nano
Sugestões para o projeto:
Arduino IDE
arduino.cc
Geração Automática
de modelos
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16. Arquitetura Simplificada
ARD
Inerciais
Temp
Pressão
GPS
Bateria Memória
(Tele)
Comunicação

17. Links (MUITO) úteis relacionados
com a construção da carga útil
▪ Arduino
▪ http://www.arduino.cc/
▪ http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardNano
▪ https://123d.circuits.io/ - Simulador eletrônico, com Arduino – Possui uma interface para programação
▪ http://fritzing.org/home/ - Software para desenhar circuitos (não simula)
▪ Sensor de Temperatura e Pressão
▪ BMP085 (http://www.arduinoecia.com.br/2013/06/sensor-de-temperatura-e-pressao-bmp085.html)
▪ Sensor de Aceleração
▪ MMA7361 (http://www.filipeflop.com/pd-6b8a9-acelerometro-de-3-eixos-mma7361.html) *site da loja, mas
tem o tutorial de conexão com Arduino
▪ MPU-6050 (http://www.filipeflop.com/pd-10fd9f-acelerometro-e-giroscopio-3-eixos-6-dof-mpu-6050.html)
*site da loja, mas tem o tutorial de conexão com Arduino
▪ Suporte Arduino para o Matlab:
▪ http://www.mathworks.com/hardware-support/arduino-
matlab.html?requestedDomain=www.mathworks.com
▪ http://playground.arduino.cc/Interfacing/Matlab
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18. Concepção
Conception
Concept Study and Design

19. Ciclo de vida (Diagrama V)
Mission Simulation Lab
HICEE
Mission Simulation Lab
HICEE
20:37cscerqueira.com.br 19
Concepção
Necessidade
Projeto
Conceitual
Projeto
Detalhado
Industrializaçã
o
Integração e
Testes
Lançamento Operação
Disciplina: Projeto e Construção de Sistemas Aeroespaciais – PRJ32.

20. Pessoas no ciclo
20:37cscerqueira.com.br 20
Mission Simulation Lab
HICEE
Mission Simulation Lab
HICEE
Concepção
Necessidade
Projeto
Conceitual
Projeto
Detalhado
Industrializaçã
o
Integração e
Testes
Lançamento Operação
Clientes Equipe de
Viabilidade
Equipe de Projeto
Detalhado
Indústria / Equipe de prototipação in-house
Equipe de AIT
Equipe de entrega
(finalização/lançamento)
ClientesOperadores
Disciplina: Projeto e Construção de Sistemas Aeroespaciais – PRJ32.

21. Tradicional: troca de documentos
20:37cscerqueira.com.br 21
Mission Simulation Lab
HICEE
Mission Simulation Lab
HICEE
Concepção
Necessidade
Projeto
Conceitual
Projeto
Detalhado
Industrializaçã
o
Integração e
Testes
Lançamento Operação
Clientes Equipe de
Viabilidade
Equipe de Projeto
Conceitual
Equipe de Projeto
Detalhado
Indústria / Equipe de prototipação in-house
Equipe de AIT
Equipe de entrega
(finalização/lançamento)
ClientesOperadores
Disciplina: Projeto e Construção de Sistemas Aeroespaciais – PRJ32.

22. Missão 1
Mission Simulation Lab
HICEE
Mission Simulation Lab
HICEE
20:37cscerqueira.com.br 22
Concepção
Necessidade
Projeto
Conceitual
Projeto
Detalhado
Industrializaçã
o
Integração e
Testes
Lançamento Operação
22/02
Decisões da
arquitetura
(Hardware/Sens
ores/Ligações)
LC01 – Primeira
Campanha de
Lançamento
SV01 – Primeira
Versão dos
Software da
Payload
Testes de
aceitação do
Software
LC02 – Segunda
Campanha de
Lançamento
Disciplina: Projeto e Construção de Sistemas Aeroespaciais – PRJ32.
21/03
25/04
30/05

23. Missão 2
Mission Simulation Lab
HICEE
Mission Simulation Lab
HICEE
20:37cscerqueira.com.br 23
Concepção
Necessidade
Projeto
Conceitual
Projeto
Detalhado
Industrializaçã
o
Integração e
Testes
Lançamento Operação
26/03
Decisões da
arquitetura
(Hardware/Sens
ores/Ligações)
LC03 – Terceira
Campanha –
Demonstrar
Funcionamento
SV02 – Segunda
Versão do
Software da
Payload
Testes de
aceitação do
Software
Disciplina: Projeto e Construção de Sistemas Aeroespaciais – PRJ32.
04/04
01/07

24. Próximas atividades:
▪ Concepção do que o payload deve ser/fazer
▪ Conceber a arquitetura do hardware
▪ Conceber a arquitetura do software embarcado
▪ Conceber a arquitetura do software do usuário
para mostrar os dados coletados
▪ Conceber estratégias de como testar os softwares
“Atividades de modelagem conceitual”
Disciplina: Projeto e Construção de Sistemas Aeroespaciais – PRJ32.
• Arquiteturas
• Ligações dos equipamentos (interfaces físicas, elétricas
e lógicas)
• Balanço de energia (consumos)
• Balanço de massa (posicionamentos interno)
• Visão lógica ( “algoritmos”, fluxos de informação)
O que eu espero:
(07/03)

25. Exemplos de Documentos de
Concepção
Disciplina: Projeto e Construção de Sistemas Aeroespaciais – PRJ32.
Estão no Moodle

26. Sugestão de metodologia /
ferramenta para modelagem
diagramática de conceitos:
▪ OPM: Object-Process Methodology
▪ Motivador: Acabou de se tornar ISO para modelagem conceitual. (Dez/2015)
▪ ISO 19450
▪ Criada em 2002 – por Dov Dori
▪ Technion – Israel Institute of Technology
▪ O uso intensivo de modelos é uma tendência, sem retorno, para
Engenharia de um modo geral.
▪ Integração via modelos favorece a documentação, colaboração, produtividade e
eficiência.
▪ “Concorrente” de uma outra linguagem: SysML.
▪ 11diagramas (semanticamente diferentes) x 1
▪ >100 símbolos x <30
▪ Link para a ferramenta: http://esml.iem.technion.ac.il/?page_id=1849
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No Moodle tem docs e o softs da OPM

27. Modelagem Conceitual
▪ Qual a ideia da modelagem conceitual?
▪ Modelar de maneira simplificada sistemas.
http://sdm.mit.edu/the-maturation-of-model-based-systems-engineering-opm-as-the-iso-conceptual-modeling-language-standard/
20:37cscerqueira.com.br 27
Construção de uma figura mental simplificada utilizando formalismos visuais/textuais que possam converter
conhecimentos do indivíduo para bases de dados, melhorando a eficiência da colaboração e compartilhamento de
conhecimento (inter/intra fases de desenvolvimento).
ideia
Modelagem
Conceitual
Sistema Real
Sistema
Simplificado
modelagem
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28. Exemplos literatura:
Object-Process Methodology and Its Application to the Visual Semantic Web
20:37cscerqueira.com.br 28
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No Moodle tem uma apresentação de OPM para consulta

29. Exemplo:
▪ Descrever a ligação da carga útil
num evento de lançamento
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30. WRAP-UP

31. O que vimos hoje
▪ Apresentação
▪ Carga Útil
▪ Exemplos de utilização do Arduino e interfaces
▪ Onboard Computer -> arquitetura baseada no
Arduino
▪ Primeira etapa: Fase de Concepção (Estudos e
Projeto)
▪ Ciclo de Vida
▪ Atividade de concepção
▪ OPM como ferramenta de modelagem
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32. Concepção
Primeira
Carga Útil
Segunda
Carga Útil
Desenvolvimento
Validação em voo
Refinamento
Validação simulada
Estação
Estação

33. 20:37cscerqueira.com.br
www.cscerqueira.com.br/moodle
Moodle
Chave de Inscrição: entrarPRJ32

34. O INPE (Instituto Nacional
de Pesquisas Espaciais)
ETE (Engenharia e Tecnologia Espaciais)
http://www.inpe.br/ci/