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Carregado porRicardo Teixeira
MELHORIAS NO KIT EDUCACIONAL PÊNDULO INVERTIDO MONTADO COM REEE
O documento discute melhorias em um kit educacional de pêndulo invertido, focando na utilização de resíduos eletrônicos para a construção do equipamento e a implementação de sensores e interface de controle. As adaptações realizadas visam aumentar a resistência do kit, melhorar a comunicação de dados e facilitar a interação dos alunos nas aulas de engenharia. Conclui-se que essas melhorias tornam o kit um recurso didático mais eficaz para o ensino de conceitos de controle e sistemas dinâmicos.
MELHORIAS NO KIT EDUCACIONAL PÊNDULO INVERTIDO MONTADO COM REEE
- 1. MELHORIAS NO KITEDUCACIONAL PÊNDULO INVERTIDO MONTADO COM REEE Ricardo Teixeira da Silva Orientador: Sérgio Campello Oliveira 1
- 2. Roteiro • Motivação • Objetivos • O Pêndulo Invertido • Análise do Kit Pêndulo Invertido • Adaptação e Implementação das Melhorias • Resultados • Conclusão e Trabalhos Futuros 2
- 3. Motivação • Gerar recursospara aulas práticas • Construir recursos com REEE • Minimizar o custo de aquisição 3
- 4. Objetivos e Metas •Melhorar o Kit Pêndulo Invertido • Criar uma etapa de inicialização • Adicionar sensores de fim de curso • Enviar dados por requisição • Criar códigos de comando • Adicionar uma interface RS-232 4
- 5. O Pêndulo Invertido •Proposta por Stephenson (1908) • Kapitza (1951) explicou fisicamente o problema Pêndulo de Stephenson-Kapitza Pêndulo Invertido com controle horizontal 5
- 6. O Pêndulo Invertido •Contexto Educacional • Teorias devem ser explicadas por meio de demonstrações experimentais (JUNG, 2011); • Alunos de engenharia são mais propensos a serem ativos do que os reflexivos (FELDER, 1988); • Sistemas de pêndulo invertido têm sido utilizados como o sistema de base experimental (JUNG, 2011). 6
- 7. O Pêndulo Invertido •Contexto Educacional GLIP2001 da Googol Technology IP01 da Quanser 7
- 8. O Pêndulo Invertido •Aplicações Comerciais - Elektor OSPV1 8
- 9. O Pêndulo Invertido •Aplicações Comerciais - Double 9
- 10. O Pêndulo Invertido •Aplicações Comerciais - Segway 10
- 11. Análise do KitPêndulo Invertido 11
- 12. Análise do KitPêndulo Invertido 12
- 13. Análise do KitPêndulo Invertido • Hardware • Montado a partir de Resíduos Eletrônicos; • Utiliza a plataforma Arduino; • Problemas com colisões; • A correia e o motor podem ser danificados. 13
- 14. Análise do KitPêndulo Invertido • Software • Simplicidade ao comandar o carro; • Posição inicial determinada manualmente; • Não identifica o fim-de-curso; • Transmissão de dados continuamente; • Apenas comandos de posicionamento. 14
- 15. Adaptação e Implementaçãodas Melhorias • Diagrama de Estados 15
- 16. Adaptação e Implementaçãodas Melhorias • Sensores de fim-de-curso Sensor mecânico Sensor óptico Sensor magnético 16
- 17. Adaptação e Implementaçãodas Melhorias • Sensores de fim-de-curso 17
- 18. Adaptação e Implementaçãodas Melhorias • Interface RS-232 18
- 19. Adaptação e Implementaçãodas Melhorias • Inicialização do Sistema • O carro é deslocado para a esquerda; • Quando sensor é ativado, o carro para; • Inicia-se então a centralização do carro. 19
- 20. Adaptação e Implementaçãodas Melhorias • Requisição de Dados por Demanda • Os dados dos sensores são enviados por meio de requisição; • Código de comando específico. 20
- 21. Adaptação e Implementaçãodas Melhorias • Códigos de Comandos e Eventos • Comandos de movimentação do carro; • Comandos de controle; • Códigos de configuração; • Eventos e Exceções do Sistema. 21
- 22. Adaptação e Implementaçãodas Melhorias Descrição Código Recebido Valor Enviado Parar 0 - Mover para Direita 1 à 255 - Mover para Esquerda -1 à -255 - Obter Dados 300 Novos dados: H,PL,VL,PA,VA Dados Originais: H,SL,TSL,SA,TSA,EC,EP Reiniciar 301 - Receber Novos Dados 302 - Receber Dados Originais 303 - Redefinir Valores 304 - Valores Configurados 305 C,PF,PD,LE,LD Estado ESPERA - 400 Parada por fim de curso - 401 Comando Inválido - 402 22
- 23. Resultados Alcançados • Sensoresde fim-de-curso 23
- 24. Resultados Alcançados • InterfaceRS-232 e Códigos de Comando 24
- 25. Resultados Alcançados • Inicializaçãodo Sistema 25
- 26. Resultados Alcançados • Requisiçãode Dados por Demanda 26
- 27. Conclusão • O kitficou mais resistente • O motor é desligado nas colisões laterais. • Dados enviados por requisição • Evita que o canal serial fique congestionado; • O cliente define quando quer os dados. • Códigos de comando • Permite saber o momento de uma colisão para que a devida providência possa ser tomada; • Tratamento de códigos inválidos ; • É possível reiniciar o sistema através de um código. • Interface RS-232 • É possível fazer o controle através dispositivos com este padrão. • Diagrama de Estados • Guia para a implementação do controle ou ainda outras melhorias que sejam necessárias. 27
- 28. Conclusão • É possívelutilizar o Kit Pêndulo invertido como recurso didático em disciplinas do curso de Engenharia de Computação • Recursos montados com REEE podem equipar laboratórios de cursos de Engenharia de Computação • Aproximar os alunos de problemas reais 28
- 29. Trabalhos Futuros • Atritodo carro com o eixo pelo qual este deslizas • Há a necessidade da fixação da estrutura de madeira • Acúmulo do valor da variável que representa o disco codificado 29
- 30. MELHORIAS NO KITEDUCACIONAL PÊNDULO INVERTIDO MONTADO COM REEE Ricardo Teixeira da Silva Orientador: Sérgio Campello Oliveira 30