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REEE COMO RECURSO DIDÁTICO EM AULAS PRÁTICAS DE MESTRADO EM ENGENHARIA – PÊNDULO INVERTIDO Mércio Antônio O. de Andrade [email protected] Escola Politécnica de Pernambuco – Universidade de Pernambuco Rua Benfica, 455 50.750-470 – Recife - Pernambuco Sérgio Campello Oliveira [email protected] Escola Politécnica de Pernambuco – Universidade de Pernambuco Rua Benfica, 455 50.750-470 – Recife - Pernambuco John Kennedy Martins Alves [email protected] Escola Politécnica de Pernambuco – Universidade de Pernambuco Rua Benfica, 455 50.750-470 – Recife - Pernambuco Resumo: Os equipamentos de Tecnologia da Informação e Comunicação (TIC) descartados, por quebra ou obsolescência, ainda possuem componentes em bom estado de funcionamento. Componentes como motores, sensores, fotoacopladores, relés, diodos, transistores e outros ainda podem ser empregados na montagem de artefatos a serem aplicados nas aulas práticas dos cursos de formação em engenharia nos seus diversos níveis. Nesse contexto, propõe-se a criação de kits de treinamento montados a partir de REEE (Resíduo de Equipamento Elétrico e Eletrônico) e a elaboração de uma ferramenta para o compartilhamento das informações obtidas a respeito do uso dos componentes removidos de sucatas digitais. Facilitando, assim, a criação e a reprodução de dispositivos para treinamento a serem aplicados nas aulas práticas dos cursos técnicos e de engenharia. Este artigo descreve a experiência de confecção de um kit de treinamento, montado com peças removidas de sucatas, que reproduz o experimento do pêndulo invertido e a aplicação dele em aulas práticas na disciplina de Sistemas Embarcados, para alunos de mestrado nos programas de Engenharia da Computação e Engenharia de Sistemas (PPGEC – PPGES) ambos da Escola Politécnica de Pernambuco. Palavras-chave: Lixo digital, Reuso, Kit de treinamento, Formação de Engenheiros, REEE

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Pendulo Invertido

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  • REEE COMO RECURSO DIDTICO EM AULAS PRTICAS DE MESTRADO EM ENGENHARIA PNDULO INVERTIDO

    Mrcio Antnio O. de Andrade [email protected] Escola Politcnica de Pernambuco Universidade de Pernambuco Rua Benfica, 455 50.750-470 Recife - Pernambuco Srgio Campello Oliveira [email protected] Escola Politcnica de Pernambuco Universidade de Pernambuco Rua Benfica, 455 50.750-470 Recife - Pernambuco John Kennedy Martins Alves [email protected] Escola Politcnica de Pernambuco Universidade de Pernambuco Rua Benfica, 455 50.750-470 Recife - Pernambuco

    Resumo: Os equipamentos de Tecnologia da Informao e Comunicao (TIC) descartados, por quebra ou obsolescncia, ainda possuem componentes em bom estado de funcionamento. Componentes como motores, sensores, fotoacopladores, rels, diodos, transistores e outros ainda podem ser empregados na montagem de artefatos a serem aplicados nas aulas prticas dos cursos de formao em engenharia nos seus diversos nveis. Nesse contexto, prope-se a criao de kits de treinamento montados a partir de REEE (Resduo de Equipamento Eltrico e Eletrnico) e a elaborao de uma ferramenta para o compartilhamento das informaes obtidas a respeito do uso dos componentes removidos de sucatas digitais. Facilitando, assim, a criao e a reproduo de dispositivos para treinamento a serem aplicados nas aulas prticas dos cursos tcnicos e de engenharia. Este artigo descreve a experincia de confeco de um kit de treinamento, montado com peas removidas de sucatas, que reproduz o experimento do pndulo invertido e a aplicao dele em aulas prticas na disciplina de Sistemas Embarcados, para alunos de mestrado nos programas de Engenharia da Computao e Engenharia de Sistemas (PPGEC PPGES) ambos da Escola Politcnica de Pernambuco.

    Palavras-chave: Lixo digital, Reuso, Kit de treinamento, Formao de Engenheiros, REEE

  • 1. INTRODUO O desenvolvimento da Tecnologia da Informao e Comunicao (TIC) tem

    proporcionado diversos benefcios para a humanidade. Os equipamentos de TIC so ferramentas indispensveis e esto presentes em diversos ambientes, tais como indstrias, escritrios, laboratrios e lares (NNORM & OSIBANJO, 2008). Entretanto, a exploso de consumo aliada rpida evoluo da tecnologia vem causando a reduo do tempo de vida til desses produtos, criando preocupaes devido s implicaes ambientais causadas por sua produo, consumo e descarte (MURUGESAN, 2008).

    O descarte incorreto dos equipamentos de informtica prejudica o meio ambiente por contaminao do solo, alm de causar males sade humana (LEE, 2004), uma vez que, os resduos slidos oriundos dos equipamentos de informtica descartados contm substncias nocivas aos seres humanos, como chumbo, arsnico e outras. de grande importncia encontrar alternativas sustentveis, que possibilitem a produo, o consumo e o descarte dos equipamentos de TIC de forma que no agridam o meio ambiente, preservando assim os recursos naturais do planeta e tambm a sade humana.

    As alternativas mais importantes existentes aplicadas para reduo dos resduos slidos, gerados pelos equipamentos de TIC, so o reuso, a reciclagem e a logstica reversa (KUEHR, & WILLIAMS, 2003) (CUI & FORSSBERG, 2003) (MIGUEZ, 2009), cada uma delas com vantagens e desvantagens. O reuso permite o aumento do tempo de vida til dos equipamentos. No entanto, no reuso, os equipamentos novos que alcanam o trmino do seu tempo de vida til so remanufaturados e posteriormente revendidos ou doados, em certos casos, sem a observao do controle necessrio para o descarte do equipamento remanufaturado ao final de seu novo tempo de vida til.

    A reciclagem permite que os materiais que compem os equipamentos sejam re-encaminhados linha de produo e aplicados na produo de novos produtos. Contudo, o processo de reciclagem de equipamentos de TIC, em alguns casos, depende de procedimentos sofisticados e dispendiosos (VARIN & ROINAT, 2008).

    A logstica reversa, por sua vez, aplicada em algumas indstrias como um processo para reaproveitamento dos componentes removidos das sucatas de computadores defeituosos ou obsoletos. Tal processo tem por finalidade produzir produtos de segunda linha ou coletar peas para fabricao de novos produtos (MIGUEZ, 2007). Todavia, esse processo depende da qualidade desejada do produto a ser produzido, da quantidade de material retornado e do custo para insero desse material como matria prima para produo. E a seleo dos equipamentos sucatas se d de acordo com a necessidade de peas dos equipamentos a serem produzidos, restringindo os tipos de componentes selecionados a aqueles que so necessrios produo. Os demais, que no so aproveitados no processo, so descartados ou enviados para reciclagem.

    relevante observar que quando os equipamentos de TIC param de funcionar ou ficam obsoletos, boa parte dos componentes usados na montagem continuam em bom estado de funcionamento. Equipamentos de informtica so compostos por componentes eltricos, eletrnicos e mecnicos e muitos desses componentes continuam operacionais e podem ser removidos das sucatas e reutilizados na montagem de novos artefatos. Tal procedimento propicia o prolongamento do tempo de vida til de cada componente. E o controle na aplicao de cada pea permite que sejam descartadas de forma correta ao fim de sua vida til, evitando que sejam depositados diretamente na natureza.

  • Como forma de reaproveitamento mais abrangente dos componentes removidos das sucatas existe a alternativa de produo de kits de treinamento montados a partir dos componentes removidos das sucatas dos equipamentos de TIC, para serem aplicados como ferramenta educacional de baixo custo em cursos de tecnologia em seus vrios nveis.

    Os resduos slidos gerados pelo descarte dos equipamentos de TIC, denominados de lixo digital, esto inseridos em uma classe mais abrangente de resduos denominada de lixo eletrnico ou Resduo de Equipamentos Eltricos e Eletrnicos (REEE). Ambas as denominaes referem-se a resduos potencialmente nocivos ao meio ambiente. Contudo, o lixo digital apresenta uma taxa de crescimento maior que a do REEE total, alm de possuir em sua composio elementos mais nocivos ao meio ambiente. As solues normalmente apresentadas para o problema da disposio ambientalmente adequada do lixo digital como o reuso, a reciclagem e a logstica reversa, apresentam vantagens e desvantagens. E nenhuma delas isoladamente resolve o problema do descarte do lixo digital.

    Independente da tcnica aplicada para o tratamento dos resduos, grande parte dos equipamentos descartados, que compe o dito lixo digital, apresenta parte dos componentes eletrnicos, eltricos e mecnicos em bom estado de operao. Sendo assim, esses componentes ainda podem ser aplicados na produo de outros artefatos, aumentando o tempo de reuso e preservando recursos naturais aplicados na fabricao de cada um deles. Considerando que esses componentes, j usados, obtidos de sucatas esto com uma parcela de sua vida til comprometida, os aparelhos a serem construdos tambm tero seu tempo de vida e qualidade de funcionamento comprometidos.

    Para a produo de dispositivos, montados com peas de sucatas de equipamentos de TIC, em que a qualidade de funcionamento deva ser assegurada, seria necessria a criao de processos complexos que avaliassem o estado de funcionamento de cada componente a ser aplicado na montagem do produto final.

    Contudo, a produo de dispositivos, voltados para o treinamento de estudantes e formao de mo de obra na rea de tecnologia, montados com componentes reusados, surge como uma alternativa vivel, considerando-se que a criao de kits de treinamento montados a partir da sucata digital, para auxlio na formao de estudantes e profissionais de tecnologia, dispensaria o rigor dos testes de qualidade dos componentes. A produo dos kits de treinamento traria tambm algumas vantagens como facilitar encaminhamento correto dos resduos no aproveitados, promover a reflexo sobre o tema da preservao ambiental e aumentar o tempo de vida til de cada componente evitando que sejam descartados mais cedo.

    O trabalho tambm prope a verificao da hiptese da produo de kits de treinamento atuar como uma alternativa plausvel para soluo do problema do descarte do lixo digital. Atuando, tambm como forma de estmulo a reflexo sobre o tema da preservao do meio ambiente.

    Com o objetivo de avaliar essa proposta foram realizados trs experimentos, e foram colhidos os resultados de aplicao deles. Foram produzidos trs kits de treinamento para aplicaes distintas. Seguindo as mesmas etapas de construo e de coleta dos dados inerentes ao processo de confeco e dos resultados das aplicaes de cada um deles em sala de aula. A coleta desses resultados permitiu tambm a reviso progressiva das etapas de produo, objetivando aperfeio-las. Os artefatos foram produzidos sequencialmente, com o nvel de complexidade incrementado a cada nova produo.

    Este artigo descreve a montagem de um kit de treinamento que reproduz o experimento do pndulo invertido bem como os resultados preliminares da sua aplicao como tarefa

  • prtica na disciplina de Sistemas Embarcados comum aos mestrados em Engenharia da Computao e em Engenharia de Sistemas da Universidade de Pernambuco; e por fim, descreve a elaborao de uma ferramenta online para coleta e compartilhamento de informaes relativas aos componentes obtidos de sucatas, reproduo de experimentos e confeco de novos kits.

    2. O PNDULO INVERTIDO O princpio de funcionamento do pndulo invertido linear semelhante ao aplicado no

    problema de se tentar equilibrar um basto ereto na palma da mo. Nessa atividade o controle exercido deslocando-se a mo no sentido da inclinao da queda do basto, com o objetivo de equilibr-lo mantendo o basto perpendicular ao plano da mo. A principal diferena entre esses experimentos que, enquanto a mo pode deslocar-se em diversas direes, o experimento do pndulo linear tem seu movimento limitado a uma dimenso (SULTAN, 2003). Diversos exemplos da vida real compartilham desse mesmo princpio, dentre eles o equilbrio de um foguete durante o lanamento, o equilbrio no caminhar de um rob bpede e o controle de estabilizao do veculo de transporte humano segway (LIMA, 2006) mostrado na Figura 1.

    Figura 1. Veiculo de transporte Seagway (LIMA, 2006).

    O sistema do pndulo invertido um problema clssico abordado na dinmica e na teoria do controle, que utilizado por muitos pesquisadores para projeto e teste de algoritmos de controle, como, redes neurais, controladores PID, controladores fuzzy, algoritmos genticos e outros (YADAV & GAUR,2011). Existem muitos artigos cientficos descrevendo o experimento como ferramenta de aprendizado em diversas universidades. Muitos desses artigos abordam a modelagem fsica e o desenvolvimento de tcnicas de controle implementadas com a aplicao de softwares, componentes mecnicos, eltricos e eletrnicos.

    Diversas variaes do pndulo invertido, ou balancing, so citadas na literatura, tais como, linear; giratrio ou pndulo de Furuta; com haste nica ou dupla; com rodas e outras variaes (AHN & JUNG, 2008). Entretanto, todos os artefatos realizam experimentos relacionados ao mesmo princpio de funcionamento. Existem muitas verses comerciais destinadas ao mercado educacional, contudo alguns desses produtos tm um custo elevado (AHN & JUNG, 2008), o que torna difcil o acesso ao aparelho por parte dos estudantes.

    Este trabalho teve como objetivo o modelo denominado pndulo invertido linear, a palavra linear aqui diz respeito ao carro, que suporta a haste, deslocar-se unicamente na direo horizontal. O mecanismo foi montado a partir de componentes removidos de sucatas de equipamentos de informtica.

  • 2.1 Modelos comerciais de pndulo invertido

    Existem diversos modelos comerciais de kits de treinamento destinados ao ambiente educacional. Dentre eles pode-se destacar dois tipos que reproduzem o experimento do pndulo invertido em uma dimenso: o primeiro o modelo GLIP2001 da fabricante chinesa Googol Technology (Googol, 2012) e o segundo o modelo IP02 fabricado pela empresa canadense Quanser (QUANSER, 2012).

    O equipamento GLIP2001, que mostrado na Figura 2, constitudo por um carro, que desliza sobre trilhos paralelos, acionado por um servo motor de corrente alternada, sobre esse carro um pndulo suportado por um piv. Codificadores de alta resoluo esto acoplados ao servo motor e ao eixo do piv para prover as informaes de posio do carro e do ngulo do pndulo. Alm do mecanismo, sensores e atuadores, o GLIP2001 vem acompanhado de um hardware de aquisio de dados, software de controle e interao com aplicativo Matlab, alm de um jogo de hastes de comprimentos variados (Googol, 2012).

    Por sua vez, o dispositivo IP02 da Quanser consiste numa haste montada sobre um carro, que tem o eixo de rotao da haste perpendicular direo de deslocamento horizontal do carro. O aparelho acompanha um par de hastes, uma de 12 polegadas e outra de 24 polegadas. O carro composto de alumnio slido desloca-se sobre um eixo de metal horizontalmente sobre uma cremalheira. O movimento do carro realizado por uma engrenagem pinho presa ao eixo de um motor de corrente contnua de 6 Volts. A posio do carro informada por um sensor, que trabalha acoplado a uma engrenagem pinho presa ao carro. A leitura do ngulo da haste feita por um sensor codificador incremental da quadratura. Nesse modelo a haste do pndulo pode girar 360 graus diversas vezes em torno do seu eixo, permitindo assim o estudo do autoerguimento do pndulo (QUANSER, 2012). O equipamento vem acompanhado de diversos acessrios como placa de aquisio de dados, mdulo de alimentao e software de controle e interao com o programa Matlab. A Figura 3 mostra em detalhes o carro que suporta o pndulo.

    Haste do Pndulo

    CarroMotor

    Fita codificada

    (a)

    Eixo do pndulo

    Sensor de deslocamentoCremalheira

    Motor DCBase de fixao da haste

    Sensor de nguloConectores:

    Sensor posio

    Sensor ngulo

    Alimentao

    (b)

    Figura 2. Pndulos GLIP2001 (a) (Googol, 2012) e (b) IP02 (QUANSER, 2012).

  • 3. MONTAGEM DO KIT

    O kit de treinamento montado para reproduo do experimento clssico do pndulo invertido foi construdo com algumas peas removidas de sucatas de equipamentos. A partir da sucata de uma impressora jato de tinta foram obtidos o carro que d suporte da haste do pndulo, os sensores de ngulo e de posio, o eixo de deslocamento e o motor para acionamento do carro. O motor removido de um disco rgido foi usado como piv fixado sobre o carro suportando a haste do pndulo. De gabinete e unidade de CD foram obtidos fios e LEDs para montagem do dispositivo. A montagem do carro e do sensor de ngulo mostrada em detalhes na Figura 3(a). O conjunto eletromecnico foi acoplado a uma plataforma de hardware Arduino (SARIK & KYMISSIS, 2010), que usa o microcontrolador ATmega328 e tem capacidade de se comunicar com qualquer microcomputador externo por meio da interface USB. O conjunto completo montado mostrado na Figura 3(b).

    Figura 3. Carro e suporte da haste (a) e conjunto completo (b).

    Foi desenvolvido um cdigo que fica embarcado no microcontrolador. Esse cdigo recebe como entrada as informaes de velocidade e sentido para deslocamento do carro e devolve as leituras dos sensores de ngulo e posio. A comunicao com o meio externo feita por comunicao serial virtualizada sobre um a interface USB. O fluxograma do cdigo embarcado na plataforma arduino mostrado na Figura 4. O fluxograma do cdigo da rotina de tratamento da interrupo gerada pelo sensor de movimento do carro mostrado na Figura 5, e da rotina que trata a interrupo gerada pelo sensor de variao ngulo do pndulo mostrado na Figura 6.

    O kit montado recebe pela serial virtualizada sobre a interface USB os valores inteiros de 8 bits referentes velocidade a ser desempenhada pelo motor de deslocamento do carro. O sentido do giro do motor indicado aplicando-se o sinal de menos antes do nmero a ser transmitido. O cdigo embarcado no kit fica em loop enviando uma string com as seguintes informaes: caracter H,para marcar o incio da string; o deslocamento do carro e marcao de tempo; o ngulo deslocado e a marcao de tempo; o estado do carro, repouso ou movimento; o estado do pndulo, repouso ou movimento; finalizando com o comando de line feed. O diagrama com a estrutura de funcionamento do kit mostrado na Figura 7.

    (a)

    Haste do pndulo

    Piv

    Disco Codificado

    CarroSensor

    Motor

    Fita codificada

    Arduino

    (b)

  • Figura 4. Fluxograma do cdigo embarcado no microcontrolador.

    Figura 5. Fluxograma da rotina que trata a interrupo gerada pelo sensor de ngulo.

  • Figura 6. Fluxograma da rotina que trata a interrupo gerada pelo sensor do carro.

    Figura 7. Diagrama do Kit de treinamento montado.

    4. CRIAO DA FERRAMENTA WIKI Foi desenvolvida uma ferramenta online para compartilhamento de informaes tcnicas

    sobre componentes removidos de sucatas e divulgao de informaes sobre experimentos realizados com tais componentes, bem como disponibilizar informaes sobre o correto encaminhamento de REEE. Essa ferramenta tem como finalidade atuar como fonte de consulta sobre dados tcnicos e possveis aplicaes de peas removidas de sucatas de TIC, bem como facilitar a reproduo dos experimentos realizados. A pgina criada segue o estilo colaborativo Wiki, que uma coleo interligada de muitas pginas de internet, sendo que cada uma delas pode ser vista, criada e atualizada por qualquer usurio, o que favorece o trabalho colaborativo.

    A ferramenta em questo consiste em um stio de internet desenvolvido com a utilizao do software chamado MediaWiki, que um programa gratuito para servidores de internet. Ele

  • foi aplicado originalmente no desenvolvimento do famoso sitio (MEDIAWIKI, 2012).

    Esse stio colaborativo criado com sejam facilmente editadas, sem exigir do usurio conhecimento de progrde pginas. Quando um usurio submete uma edio de pgina, o MediaWiki ina base de dados e permite a gesto de imagens e arquivos multimdia, que so no sistema de arquivos. O stio criado, hospedado no servidor de web pertencente Universidade de Pernambuco e estprofessores e comunidade. Um para um motor de disco rgido, mostrada na Figura

    Figura

    5. CONDUO DO EXPERIMENTOA soluo do problema do pndulo invertido fazer com que ele permanea erguido na

    posio vertical mesmo com perturbaes maneiras. A primeira usando controleachando a soluo por aproximao linear do modelo ou resolvendo por espao de estados, contudo para tal seria necessrio conhecimento prvio de variveis, como coeficiente de atrito viscoso da haste, atrito do carro, entre outros, o queobteno desses valores. A segunda forma de resolver aplicando computacional, apropriadas para lidarou a princpio desconhecidas, o que

    Levando-se em considerao esse aspecto, o kit foi proposto como desafio a uma turma de alunos da disciplina de Sistemas EEngenharia de Computao Pernambuco. Foi proposto ao grupo resolver o problema do Pndulotreinamento, aplicando tcnica de inteligncia computacional embarcada em um microcontrolador. Para tal, o microcontrolador deveria se comunicar serialmente com o kit.

    Para obteno dos resultados computacional melhor se adequava ao problema, gentico, rede neural artific

    foi aplicado originalmente no desenvolvimento do famoso sitio colaborativo

    tio colaborativo criado com o MediaWiki permite que as pginas com informaes facilmente editadas, sem exigir do usurio conhecimento de progra

    Quando um usurio submete uma edio de pgina, o MediaWiki iermite a gesto de imagens e arquivos multimdia, que so

    tio criado, intitulado Aprendendo com o Lixo Digitalo servidor de web junto com o banco de dados necessrios em

    Universidade de Pernambuco e est disponvel para acesso de Um exemplo de pgina do referido stio, que mostra uma aplicao

    para um motor de disco rgido, mostrada na Figura 8.

    Figura 8. Exemplo de pgina do stio colaborativo.

    CONDUO DO EXPERIMENTO A soluo do problema do pndulo invertido fazer com que ele permanea erguido na

    perturbaes externas. Esse problema pode ser abordado de duas controle clssico, obtendo o modelo matemtic

    achando a soluo por aproximao linear do modelo ou resolvendo por espao de estados, contudo para tal seria necessrio conhecimento prvio de variveis, como coeficiente de atrito viscoso da haste, atrito do carro, entre outros, o que exigiria a realizao de ensaios para a obteno desses valores. A segunda forma de resolver aplicando tcnicas de

    para lidar com problemas que apresentam informaes faltantes ou a princpio desconhecidas, o que dispensa a obteno do modelo matemtico.

    se em considerao esse aspecto, o kit foi proposto como desafio a uma turma unos da disciplina de Sistemas Embarcados comum aos curso

    Engenharia de Computao e mestrado em Engenharia de Sistemas da Universidade de i proposto ao grupo resolver o problema do Pndulo

    tcnica de inteligncia computacional embarcada em um Para tal, o microcontrolador deveria se comunicar serialmente com o kit.

    Para obteno dos resultados desejados primeiro foi definido qual tcnica de inteligncia adequava ao problema, as tcnicas cogitas

    ial, neuro-fuzzy e fuzzy (IBRAHIM, 2004).

    colaborativo Wikipdia

    MediaWiki permite que as pginas com informaes mao para criao

    Quando um usurio submete uma edio de pgina, o MediaWiki insere a edio ermite a gesto de imagens e arquivos multimdia, que so armazenados

    Aprendendo com o Lixo Digital (2012), foi em servidor de rede

    cesso de todos, alunos, exemplo de pgina do referido stio, que mostra uma aplicao

    A soluo do problema do pndulo invertido fazer com que ele permanea erguido na externas. Esse problema pode ser abordado de duas

    obtendo o modelo matemtico do dispositivo e achando a soluo por aproximao linear do modelo ou resolvendo por espao de estados, contudo para tal seria necessrio conhecimento prvio de variveis, como coeficiente de atrito

    exigiria a realizao de ensaios para a tcnicas de inteligncia

    com problemas que apresentam informaes faltantes dispensa a obteno do modelo matemtico.

    se em considerao esse aspecto, o kit foi proposto como desafio a uma turma cursos de mestrado de

    da Universidade de i proposto ao grupo resolver o problema do Pndulo, usando o kit de

    tcnica de inteligncia computacional embarcada em um Para tal, o microcontrolador deveria se comunicar serialmente com o kit.

    desejados primeiro foi definido qual tcnica de inteligncia cogitas foram algoritmo , 2004). A abordagem

  • escolhida foi fuzzy levando em considerao a capacidade computacional do microcontrolador a ser empregado, no caso o microcontrolador PIC16F877A (MICROCHIP, 2012).

    A segunda tarefa foi configurar a ferramenta de Desenvolvimento Assistido por Computador (CAD), usada para simular o microcontrolador PIC, de forma que ela fosse capaz de comunicar-se com a interface serial do kit de treinamento virtualizada via USB. Feito isso, estava pronto o ambiente para desenvolvimento dos cdigos necessrios.

    Na terceira etapa realizada foi desenvolvido um protocolo de comunicao para estabelecer a troca de informaes entre o microcontrolador PIC e o cdigo de acionamento embarcado no kit de treinamento. O desenvolvimento desse cdigo de comunicao permitiu o ensaio de testes de comando de velocidade e direo do carro e a leitura de ngulo de pndulo e posio do carro. Criando assim a estrutura adequada para desenvolvimento do controle baseado na lgica fuzzy.

    A forma escolhida para conduo do experimento se mostrou invivel. Aps vrios testes e tentativas de ajuste nos conjuntos fuzzy foi observado que as simulaes, apesar de no eximirem a capacidade dos PCs utilizados, no era executada em tempo real. Esse atraso gerava delays entre a percepo das informaes do pndulo e o envio de comandos. As aes sempre estavam baseadas em informaes desatualizadas. Esse atraso mostrou-se crucial e impediu o correto funcionamento do experimento. Outras dificuldades como a reduzida capacidade de memria disponvel no PIC16F877A dificultou o uso da tcnica de controle uma vez que a memria disponvel foi insuficiente para o nmero de regras fuzzy desejadas.

    A evoluo, j em andamento, do pndulo invertido prev o aumento no nmero de interfaces de comunicao, uma alterao no protocolo de comunicao bem como a insero de uma rotina de testes, capaz de provar o correto funcionamento do pndulo. Essas alteraes aumentaro a flexibilidade de plataformas de comando do pndulo, dar mais flexibilidade aos programadores bem como ser capaz de provar seu bom estado de funcionamento.

    6. DISCUSSES A aplicao do kit de treinamento montado com peas de sucatas nas aulas prticas da

    disciplina de Sistemas Embarcados ressaltou algumas deficincias a serem superadas, como a necessidade de elaborao de um manual de operao do kit detalhando as prticas a serem executadas. Ao longo do tempo espera-se que as dificuldades experimentadas sejam divulgadas na pgina wiki criada na internet para compartilhamento de informaes, permitindo que medida que o experimento seja reproduzido ele possa tambm ser aperfeioado.

    Em comparao com os kits de treinamento comerciais, o kit montado com sucata apresenta algumas diferenas: primeiro, o kit comercial usa servo motor para posicionar horizontalmente o carro, o que propicia ao dispositivo uma menor influncia da inrcia do conjunto carro mais pndulo sobre o deslocamento horizontal do conjunto. Em segundo, o deslocamento do carro e feito por meio de rolamentos, o que reduz o atrito do carro com o eixo de deslocamento. Por ltimo, as principais variveis do conjunto, como momento de inrcia, atrito viscoso e outros j so conhecidas e so fornecidas no manual do produto, enquanto que no pndulo de sucata necessrio realizar ensaios especficos para se obter os valores referentes aos parmetros fsicos do conjunto.

    Uma grande vantagem do kit o baixo custo de montagem, uma vez que grande a quantidade de sucata de equipamentos de informtica e a possibilidade de ser montado por qualquer aluno que esteja interessado em realizar experimentos para aplicar os conhecimentos tericos que aprendeu em sala de aula.

  • Outra questo importante o cuidado necessrio a ser tomado com relao ao descarte ambientalmente correto das peas no aproveitadas no processo de montagem. Esse um ponto que desperta grande interesse, visto que, apesar de termos uma nova poltica para tratamento de resduos slidos, ainda no temos orientaes claras de como descartar corretamente os resduos potencialmente txicos dos equipamentos eltricos e eletrnicos. No futuro pretende-se disponibilizar na pgina wiki informaes de para onde encaminhar o lixo digital a ser descartado de forma correta em prejuzo ao meio ambiente e sade humana. 7. CONCLUSO

    Da realizao do experimento conclui-se que vantajosa a produo de artefatos montados com peas removidas de sucatas de TIC para atuarem como ferramenta educacional de baixo custo. O kit de treinamento aplicado na disciplina de Sistemas Embarcados permitiu aos alunos aplicarem na prtica os conceitos tericos para solucionar um problema do mundo real. Tanto o Kit quanto a pgina colaborativa na internet favoreceram o envolvimento dos alunos com o tema da preservao do meio ambiente.

    Apesar das dificuldades inicias de aplicao o kit apresenta-se como uma ferramenta educacional promissora de baixo custo, capaz de favorecer fortemente o aprendizado prtico e envolver os estudantes com o tema da preservao do meio ambiente.

    AGRADECIMENTOS

    Os autores gostariam de agradecer aos alunos de mestrado: David Alain, Cristvo Rufino, Waldir, Diogo, Diego Pinheiro, Dbora Nascimento e Erick Barboza pelo empenho em desenvolver as tarefas propostas e contribuir com o avano no desenvolvimento do kit. As melhorias atualmente so ponto central de artigo a ser publicado trazendo os alunos citados como autores.

    REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS Aprendendo com o lixo digital, Disponvel em Acessado em 11/06/2012 AHN, J. e JUNG, S. Swing-up Fuzzy Control of an Inverted Pendulum System for Control Education with na Experimental Kit, International Conference on Control, Automation and Systems 2008. CUI, J. e FORSSBERG, E. Mechanical recycling of waste electric and electronic equipment: a review. Elsevier, Journal of Hazardous Materials B99, p243263, 2003. Googol, Inverted Pendulum Experimental Manual, Second Edition. Disponivel em . Acessado em 20 de abril de 2012. IBRAHIM, A. M. Fuzzy logic for Embedded Systems Applications, Elsevier Scienc004. KUEHR, R e WILLIAMS, E. Computers and the Environment Understanding and managing their inpacts. Holanda: Kluver Academic Publishers, 2003. LEE, Ching-Hwa et al. An overview of recycling and treatment of scrap computers. Elsevier, Journal of Hazardous Materials, B114, p. 93100, 2004.

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    WEEE AS DIDATICAL RESOURCE ON PRATIC LESSONS ON POS-GRADUATION ON ENGINEERING BALANCING

    Abstract:. Equipments of Information Technology and Communication (ITC) damaged or obsoletes still have components well working. Components such as motors, sensors, relays, diodes and transistors can still be used in the assembly of artifacts to be applied in practical lessons of technical courses and graduations on engineering. In this context, we propose the creation of training kits assembled from WEEE (Waste Electrical and Electronic Equipment) and the development of a tool for sharing information regarding on the use of digital components removed for scrap. Thus facilitating the creation and reproduction of devices to be used for training in the practical lessons of technical and engineering courses. This article describes the experience of manufacturing a training kit, assembled with parts removed for scrap, which reproduces the experimental of inverted pendulum and applying it in practical classes in the discipline of embedded systems, for students in master's programs in Computer Engineering and Systems Engineering of the Polytechnic School of Pernambuco.

    Key-words: Digital Waste, Reuse, Training Kit, Engineers Formation, REEE.