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Como criar um laboratório para ensino de eletrônica com acesso

remoto

Um tutorial sobre a Plataforma Open Lab e um convite para se juntar ao Grupo VISIR

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Esboço do Tutorial

09:00 – 10:30 Apresentação da Plataforma VISIR Open LabAdministração de um curso em Laboratório

10:30 – 11:00 Intervalo

11:00 – 13:00 Disponibilizando componentes à usuários remotosEvitando danos aos equipamentos experimentaisSessão prática

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Esboço da Apresentação sobre a Plataforma VISIR Open Lab

Introdução e experiência do projeto VISIR Demonstração de um Laboratório VISIR Objetivos e metas do projeto VISIR Visão geral da plataforma Open Lab Como participar do projeto VISIR Conclusões e desenvolvimentos futuros

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Laboratório Convencional de Eletrônica para Estudantes na BTH

•Aberto somente por 4 horas durante as sessões supervisionadas•8 bancadas de trabalho idênticas•2 estudantes compartilham uma bancada

Mesa do instrutor

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Bancada de trabalho em um laboratório de eletrônica convencional

Osciloscópio Fonte de tensão

Gerador de função

Multímetro Digital

Conjunto de componentes

para o estudante

Matriz de contatos (proto

board) desmontável

O passado do Projeto VISIR

Em 1999 iniciou-se um projeto para desenvolver um laboratório remoto com o objetivo de oferecer um complemento aos laboratórios convencionais e prover livre acesso à caros equipamentos experimentais

Atualmente, laboratórios em eletrônica, segurança, radio e processamento de sinais estão disponíveis online e são utilizados em cursos regulares para estudantes, que podem estar presentes no campus ou a distância.

No final de 2006 foi iniciado o projeto VISIR e desde entao este tem sido difundido em varias universidades.

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Porque tornar laboratórios de eletrônica remotamente acessíveis?

Laboratórios de ensino de eletrônica contêm os mesmos equipamentos na maioria das universidades – um padrão

Existe um grande número desses laboratórios ao redor do mundo

Podem ser facilmente disponibilizados para acesso remoto preservando-se ainda o contexto dos experimentos

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O Laboratório de Eletrônica VISIR

Internet

Servidor WebPC Cliente

PC Cliente Resistência

Amp op

Demonstrações

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A bancada de trabalho emula o laboratório por meio de compartilhamento de tempo

Cada usuário conecta os componentes do circuito e configura os instrumentos localmente em seu próprio computador

Quando pronto, o botão “Perform Experiments” é pressionado e as configurações do circuito e instrumentos são enviadas para a bancada de trabalho

O experimento atual (configuração do circuito, set up dos instrumentos e medidas) é executado na bancada de trabalho durante um tempo igual ou inferior a 0,1 s.

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O Laboratório VISIR

Fornece equipamentos de laboratórios reais suplementando laboratórios convencionais

pode ser utilizado 24h/dia, 7dias/semana, individulamente ou em grupos por estudantes matriculados, exceto durante as sessões supervidionadas

contém suporte para materiais didáticos já existentes oferece uma interface e contexto familiares para

ambos estudantes e professores a interface web inclui suporte multilingue

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A distribuição de software VISIR

Um repositório público de sub versões contento todos os módulos de software está disponível (http://svn.openlabs.bth.se/trac/)

Membros do grupo VISIR terão acesso e direito de escrita em certos ramos do repositório.

Escrita no tronco do repositório é limitada e exige revisão do código

O Trac software project management system (http://trac.edgewall.org) é usado para gerenciamento do repositório.

Benefícios

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Estudantes– podem usar o laboratório individulamente ou em

grupos, por exemplo para se prepararem para as sessões experimentais quando desejado

Universidades e outras instituições – podem produzir engenheiros com maior

experiência prática sem um aumento significativo do custo por estudante

– podem oferecer sessões de laboratório à distância– Colaborações em laboratórios podem levar a

colaborações em novos materiais didáticos

Benefícios cont.

As sessões convencionais de laboratório podem ser mais eficientes porque– Os estudantes podem aprender sozinhos os

pontos mais triviais como o set up do trigger do osciloscópio, por exemplo

– As sessões de laboratório podem ser dedicadas à assuntos mais complicados, como problemas de compatibilidade eletromagnética (EMC).

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Objetivos do projeto VISIR

Formar um grupo e criar parcerias com universidades assim como com outras organizações

O grupo atuará ativamente nos futuros desenvolvimentos da plataforma

Uma rede de laboratórios distribuídos será criada, na qual as bancadas de trabalho serão preparadas por membros do grupo

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As metas do projeto VISIR

Acesso livre aos equipamentos experimentais para os estudantes sem um aumento significativo dos custos por estudante para a universidade

Acesso para o público quando não utilizado para educação regular

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A Plataforma VISIR Open Lab

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Administração de um curso em laboratório

Diferentes papéis como administrador, professor e estudante são definidos, cada qual com diferentes direitos de acesso

Reserva de tempo para as sessões, assim como para os próprios experimentos do estudante são disponibilizados

Uma interface web é utilizada para introduzir cursos, sessões de laboratório e gerenciar contas pessoais

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Bancada de trabalho online

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Instrumentos distribuídos

XML, TCP/IP, port 2324

Computador docliente

Servidor de equipamentos

Driver compatível compadrões IVI

É possível utilizar um painel virtual representando o modelo de um instrumento para controlar um outro instrumento real diferente com tanto que a performance do instrumento real seja igual ou superior à performance do instrumento representado.

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Funcionalidades dos Instrumentos definidas pela IVI Foundation

Capacidades base da Classe– comum entre a maioria dos instrumentos

disponíveis na classe

Capacidades extendidas da Classe– grupo de funções , atributos e valores de

atributos que representam características mais específicas de uma classe de instrumentos

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Drivers dos Instrumentos

VISIR recomenda o uso de IVI drivers O padrão VISA é também aceito, entretanto

as funções dos instrumentos devem ser àquelas definidas pelo padrão IVI

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Uma coleção de Instrumentos Virtuais

Uma coleção de instrumentos virtuais é necessária pois outras universidades usam outros modelos de equipamentos em seus laboratórios ou desejam, por exemplo, um painel frontal com estilo do LabVIEW

Estudantes poderiam selecionar os modelos de instrumentos aos quais estão mais habituados ou querem se familiarizar

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Problemas inerentes ao uso de matrizes de comutação em geral

A complexidade aumenta rapidamente com o número de componentes.

O sinal pode passar por vários relês Circuitos perigosos para o equipamento

podem ser criados

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A matriz de comutação suporta sessões de laboratório onde

estudantes com pouca experiência praticam conexão de componentes e experimentos em circuitos simples descritos em um manual de instrução do laboratório

estudantes avançados testam circuitos complexos pré montados e utilizam a matriz para para mover as pontas de prova entre os nodos do circuito

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A matriz de comutação é uma pilha com diferentes placas

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Performance da matriz de comutação

O gerador de funçãoNI PXI-5402 gera uma onda quadrada de 1 MHz.

O osciloscópioNI PXI-5112 mostraOs dados

Teste de largura de banda em uma matriz com 8 placas

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Como participar do grupo VISIR e contribuir com o projeto

Fazer o download do software e das instruções disponíveis em http://svn.openlabs.bth.se/trac

Adquirir os hardwares PXI da National Instruments

Uma nova versão da matriz de comutação será disponibilizada em breve para aquisição

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Competências necessárias para implementar uma plataforma VISIR

Experiência em eletrônica analógica, PXI, e LabVIEW

Experiência em TI (Web, PHP, MySQL, XML, C++, FLASH etc.)

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Futuros desenvolvimentos para a plataforma VISIR

Inclusão de front panels adicionais representando modelos de instrumentos usados pela comunidade VISIR

Introdução de exercícios de laboratórios existentes em outras universdades

Desenvolvimento de uma interface entre a plataforma VISIR e um ambiente de aprendizagem como Moodle

Adicionar novas ferramentas que suportem comunicação entre usuários do laboratório

Uma grade de laboratórios VISIR baseada em web services

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