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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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MELHORIAS NO KIT EDUCACIONAL PÊNDULO INVERTIDO MONTADO COM REEE
Ricardo Teixeira da SilvaOrientador: Sérgio Campello Oliveira
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