melhorias no kit educacional pÊndulo invertido montado com reee

MELHORIAS NO KIT EDUCACIONAL PÊNDULO INVERTIDO MONTADO COM REEE

Ricardo Teixeira da SilvaOrientador: Sérgio Campello Oliveira

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Roteiro

• Motivação• Objetivos• O Pêndulo Invertido• Análise do Kit Pêndulo Invertido• Adaptação e Implementação das Melhorias• Resultados• Conclusão e Trabalhos Futuros

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Motivação

• Gerar recursos para aulas práticas• Construir recursos com REEE• Minimizar o custo de aquisição

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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

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O Pêndulo Invertido

5Pêndulo de Stephenson-Kapitza Pêndulo Invertido com controle horizontal

• Proposta por Stephenson (1908)• Kapitza (1951) explicou fisicamente o problema

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).

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O Pêndulo Invertido

• Contexto Educacional

GLIP2001 da Googol Technology IP01 da Quanser

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O Pêndulo Invertido

• Aplicações Comerciais - Elektor OSPV1

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O Pêndulo Invertido

• Aplicações Comerciais - Double

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O Pêndulo Invertido

• Aplicações Comerciais - Segway

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Análise do Kit Pêndulo Invertido

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Análise do Kit Pêndulo Invertido

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Análise do Kit Pêndulo Invertido

• Hardware• Montado a partir de Resíduos Eletrônicos;• Utiliza a plataforma Arduino;• Problemas com colisões;• A correia e o motor podem ser danificados.

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Análise do Kit Pêndulo 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.

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Adaptação e Implementação das Melhorias

• Diagrama de Estados

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Adaptação e Implementação das Melhorias

• Sensores de fim-de-curso

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Sensor óptico Sensor mecânico

Sensor magnético

Adaptação e Implementação das Melhorias

• Sensores de fim-de-curso

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Adaptação e Implementação das Melhorias

• Interface RS-232

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Adaptação e Implementação das 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.

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Adaptação e Implementação das Melhorias

• Requisição de Dados por Demanda• Os dados dos sensores são enviados por

meio de requisição;• Código de comando específico.

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Adaptação e Implementação das Melhorias

• Códigos de Comandos e Eventos • Comandos de movimentação do carro;• Comandos de controle;• Códigos de configuração;• Eventos e Exceções do Sistema.

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Adaptação e Implementação das Melhorias

Descrição Código Recebido Valor EnviadoParar

0 -Mover para Direita

1 à 255 -Mover para Esquerda

-1 à -255 -Obter Dados 300

Novos dados: H,PL,VL,PA,VADados Originais: H,SL,TSL,SA,TSA,EC,EP

Reiniciar 301-

Receber Novos Dados 302-

Receber Dados Originais 303-

Redefinir Valores 304-

Valores Configurados 305C,PF,PD,LE,LD

Estado ESPERA - 400

Parada por fim de curso - 401

Comando Inválido - 402

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Resultados Alcançados

• Sensores de fim-de-curso

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Resultados Alcançados

• Interface RS-232 e Códigos de Comando

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Resultados Alcançados

• Inicialização do Sistema

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Resultados Alcançados

• Requisição de Dados por Demanda

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Conclusão

• O kit ficou 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

Conclusão

• É possível utilizar 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

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Trabalhos Futuros

• Atrito do 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

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