Sensoreamento e controle básico

Anderson M. Amaral

Apresentação

Objetivos

  • Introdução ao uso de microcontroladores
  • Leitura e tratamento de dados de sensores
  • Controle mecânico com motores

Em linhas gerais…

  • A física é uma ciência experimental!
  • Instrumentação permite que você construa seus próprios experimentos. Empoderamento
  • Instrumentação analógica: interface com sensores (luz, som, campos magnéticos, …)
  • Instrumentação digital: controle e medição sistemática (Mover espelho, aumentar temperatura,…)
  • Instrumentação virtual: controle de múltiplos instrumentos via PC

Pré-requisitos

  • Interesse no aprendizado e participação nas atividades da disciplina.
  • Importante: sensor. e controle básico não é pre-requisito para sens. e controle remoto!

Conteúdo abordado na disciplina

  • Introdução ao uso de microcontroladores
    • Conceitos básicos de programação em linguagem C
    • Programação e controle das entradas e saídas de microcontroladores
  • Leitura e tratamento de dados dos sensores
    • Introdução ao uso de diversos sensores, como de distância, presença, passagem e temperatura.
  • Controle mecânico com motores
    • Uso de transistores e relés em aplicações de potência.
    • Controle de motores contínuos e de passo.

Todas as informações da disciplina estarão disponíveis na página http://amamaral.github.io/teaching/sens_basico_2020

Funcionamento da disciplina

  • Disciplina leve e completamente prática (2h/dia, sem atividades fora deste horário)
  • Trabalho realizado individualmente
  • Matricular no SIG@ como eletiva !

Arduino + eletrônica

  • Rapida curva de aprendizagem
  • Versátil e robusto
  • Vasta quantidade de bibliotecas e suporte online
  • Multiplataforma (Windows, Linux, Mac, Android…)
  • Hardware livre

Python + kivy

  • Python tem sido cada vez mais adotado pela comunidade científica.
  • Importante para controlar experimentos via PC
  • Kivy permite produzir interfaces gráficas de forma simples
    • Multiplataforma (Win, Linux, Mac, Mobile)
  • Software livre
  • Conteúdo da disciplina Sensoriamento e controle remoto (2º semestre), mas os roteiros já estão disponíveis online na minha página.

Avaliação

  • Curso dividido em 3 unidades, cada uma consistindo de diversas atividades relacionadas
  • A nota de cada unidade corresponde ao desempenho obtido na realização das atividades
  • Aprovação por média aqueles que tiverem nota maior ou igual a 7
  • Reprovação no caso de nota menor ou igual a 3
  • Média entre 3 e 7 irão para a final, que consistirá de uma prova teórica e prática envolvendo todo o assunto do curso.
Aula Tópico Unidade C.H. acumulada (h)
1 Apresentação inicial 1 2
2 Conceitos e funções básicas 1 4
3 Conceitos e funções básicas 1 6
4 Conceitos e funções básicas 1 8
5 Conceitos e funções básicas 1 10
6 Conceitos e funções básicas 1 12
7 Sensores 2 14
8 Sensores 2 16
9 Sensores 2 18
10 Sensores 2 20
11 Motores 3 22
12 Motores 3 24
13 Motores 3 26
14 Motores 3 28
15 Motores 3 30

A plataforma arduino

  • Utilizar um computador aumenta a quantidade de medições e a qualidade dos resultados.
  • Em especial, o fator humano é reduzido no experimento e a reprodutibilidade aumenta.
  • Neste curso, utilizaremos a plataforma arduino
    • Microcontrolador
    • Computador + periféricos

Sensoreamento e controle

  • Podemos construir instrumentos de medida, mas também para controlar parâmetros experimentais.
  • Permite a automação do experimento (menos suscetível a erros humanos).
  • Ex.: Guindaste
  • Ex.: aparato de Fizeau

Visão geral de um experimento