Sensoreamento e controle remoto

Anderson M. Amaral

Apresentação

Objetivos

  • Introdução ao uso e aplicação de diversos sensores.
  • Introdução ao controle de experimentos à distância, tanto controle local sem fio como através da Internet.
  • Aprimoramento do uso de ferramentas gráficas para análise de dados em tempo real utilizando computadores.

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.
  • Estudantes que não tenham cursado Sensoriamento e controle básico também podem cursar esta disciplina.

Conteúdo abordado na disciplina

  • Uso e aplicação de sensores
    • Sensores de temperatura, umidade, passagem, distância, tensão e corrente.
    • Observação para aqueles sem experiência prévia com arduino. A 1a. unidade pode seguir uma rota alternativa, contemplando os aspectos básicos da plataforma.
  • Controle de experimentos à distância
    • Comunicação entre dispositivos via infra-vermelho, radio-frequência, wi-fi, bluetooth e rede local
  • Ferramentas gráficas para análise de dados em tempo real

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

Funcionamento da disciplina

  • Disciplina leve e completamente prática (2h/dia, sem atividades fora deste horário)
  • Trabalho realizado individualmente

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

  • Cada vez mais python tem sido adotado pela comunidade científica
  • Kivy permite produzir interfaces gráficas de forma simples
    • Multiplataforma (Win, Linux, Mac, Mobile)
  • Software livre

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 Sensores de temperatura 1 4
3 Sensores de temperatura e umidade 1 6
4 Sensor de passagem 1 8
5 Sensor de distância 1 10
6 Sensor de corrente e acelerômetro 1 12
7 Comunicação sem fio a curtas distâncias 2 14
8 Comunicação sem fio a curtas distâncias 2 16
9 Comunicação sem fio a curtas distâncias 2 18
10 Comunicação sem fio a curtas distâncias 2 20
11 Comunicação de microprocessadores com a internet 3 22
12 Comunicação de microprocessadores com a internet 3 24
13 Comunicação de microprocessadores com a internet 3 26
14 Aquisição de dados e tratamento gráfico 3 28
15 Aquisição de dados e tratamento gráfico 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