Submitted by RODRIGO EDUARDO PREDOLIN null (rbi.predolin@gmail.com) on 2017-09-14T14:18:56Z No. of bitstreams: 1 defesa mestrado trabalho completo v3r.pdf: 25746886 bytes, checksum: 35a0b098c5eddb9a63a0d1f9107fe4e2 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-09-15T13:51:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 predolin_re_me_bauru.pdf: 25746886 bytes, checksum: 35a0b098c5eddb9a63a0d1f9107fe4e2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-15T13:51:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 predolin_re_me_bauru.pdf: 25746886 bytes, checksum: 35a0b098c5eddb9a63a0d1f9107fe4e2 (MD5) Previous issue date: 2017-08-14 / Sistemas para monitoramento de parâmetros são amplamente utilizados no setor industrial para controle de processos e também na área de pesquisa e desenvolvimento. Estes sistemas permitem uma análise detalhada do comportamento de equipamentos e dispositivos e fornecem informações que auxiliam na melhora do seu desempenho. No estudo da utilização de energias renováveis o uso de sensores é aplicado para mapear o ambiente onde o equipamento está inserido e analisar o seu comportamento e desempenho. No caso de coletores solares, é realizado o monitoramento da temperatura do ambiente, da água no coletor em locais diferentes, da velocidade do vento e da radiação solar, permitindo o seu controle e melhorando o seu desempenho. A instrumentação adequada pode trazer melhorias aos coletores solares, porém dependem de estudos detalhados do seu comportamento através da aquisição de dados do equipamento e do ambiente onde ele está inserido. Para viabilizar esta otimização são necessários equipamentos de coleta de dados específicos que, normalmente, tem alto custo de aquisição. Este é um dos principais empecilhos para uma maior evolução destes equipamentos, principalmente os destinados ao uso residencial. Sendo assim, este trabalho objetiva desenvolver um módulo de coleta de dados de baixo custo para auxíliar no estudo de equipamentos em diversas áreas, incluindo a área de fontes de energia renovável. Um dispositivo deste tipo possibilita a coleta de diversos dados físicos como, por exemplo, a temperatura, a velocidade do vento e vazão d’água. Com o dispositivo há a possibilidade do armazenamento desses dados em um cartão SD, facilitando a sua transferência para o computador. Ao final do trabalho é apresentado o projeto de um módulo e as bibliotecas de maneira a permitir a sua fácil utilização. Alguns valores de parâmetros também foram captados, verificando-se o comportamento adequado do módulo e biblioteca nas condições propostas. / Parameter monitoring systems are widely used in the industrial sector for process control and also in the area of research and development. These systems afford device's behavior analysis with detailed and provide information that helps improve its performance. In the study of renewable energies use, the sensors is applied to map the environment where the equipment is inserted and to analyze its behavior and performance. In the case of solar collectors, the monitoring occurs in the environment temperature, collector water temperature in different places, wind speed and the solar radiation, allowing its control and improving its performance. Proper instrumentation can bring improvements to solar collectors, but depend on detail studies of its behavior based on the acquisition of data from the equipment and the environment where it is inserted. To make this optimization feasible, specific data collection equipment is required, which normally has a high acquisition cost. This is one of the main impediments to keep the evolution of this equipment, especially those destined for residential use. Therefore, this work aims to develop a low cost data collection module to aid in the initial study of equipments used in several sector, include the renewable energy sources sector. This kind of device turn possible the collection of various physical data, such as temperature, wind speed and water flow. With this device there is the possibility of storing this data on an SD card, making it easy to transfer to the computer. At the end of the work, the design of the module and its libraries are presented in a way that allows easy use. Some parameter values were also captured, verifying the proper behavior of the module and library in the proposed conditions.

Um dos principais desafios que um professor de Física enfrenta ao tentar atualizar suas aulas e trazer novas abordagens para o contexto escolar diz respeito a infraestrutura necessária para implementá-las. O presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de materiais instrucionais de baixo custo para a realização de experimentos de Física relacionados ao conteúdo de Cinemática usando a placa Arduino-UNO como interface para aquisição de dados. Para isto foi desenvolvido um material didático, amparado na Teoria de Aprendizagem Significativa de David Ausubel, composto por: I) equipamento constituído por sensores ópticos infravermelhos e ultrassônico; II) três modelos de shield para a placa Arduino-UNO; III) softwares desenvolvidos em Python para visualização em tempo real dos gráficos de posição, velocidade e aceleração em função do tempo; IV) vídeos tutoriais mostrando a montagem de todo o equipamento utilizado para aquisição de dados; V) guias pedagógicos para orientar o professor na aplicação das aulas; VI) guias de atividades elaborados com a metodologia “Predizer, Interagir e Explicar” (P.I.E.). O material instrucional foi elaborado dentro de um conceito de Recursos Educacionais Abertos (REA). Atribuímos licenças permissivas a todo o material desenvolvido neste trabalho a fim de que professores, pesquisadores, estudantes e demais membros da sociedade possam usar, estudar, modificar e compartilhar livremente todo o seu conteúdo. A proposta foi implementada em três turmas do primeiro ano do Ensino Médio na Escola Técnica Frederico Guilherme Schmidt na cidade de São Leopoldo (RS), durante o terceiro trimestre de 2014, totalizando dezenove períodos. Durante a aplicação do projeto foram realizadas duas provas como instrumento de avaliação da aprendizagem, além dos questionários que fazem parte do guia de atividades dos alunos, entregues no final de cada tarefa. Os resultados indicam que o uso de experimentos com aquisição automática de dados nas aulas de Física, em conjunto com uma metodologia adequada de ensino, contribuíram para o aprendizado e motivação dos alunos. Acreditamos que, por se tratar de um material didático de baixo custo, elaborado com uso de softwares livres e hardware aberto, é altamente disseminável e tornar-se-á muito útil para o desenvolvimento de projetos e práticas educacionais no Ensino de Física. / One of the main challenges faced by physics teachers to bring innovative teaching approaches to class is related to the lack of infrastructure to implement it. The objective of this work was to develop low cost instructional materials to conduct didactical experiments about Kinematics using the Arduino-UNO board as an interface for data acquisition. It was developed a teaching material, supported by the Theory of Meaningful Learning (David Ausubel), composed of: i) an equipment with infrared and ultrasonic sensors; II) three shields for the Arduino-UNO board; III) a software developed in Python for real time visualization of graphs position, velocity and acceleration versus time; IV) video tutorials showing the assembly of all equipment used for data acquisition; V) teaching guides to orient the lessons; VI) activity guides designed with the methodology "Predict, Interact and Explain" (P.I.E.). The instructional material was prepared within a concept of Open Educational Resources (OER). We attribute permissive licenses to all material developed so teachers, researchers, students and other members of society can use, study, modify and freely share all the content. The proposal was implemented in three high school classes at the Frederico Guilherme Schmidt Technical School in São Leopoldo (Brazil) during the third quarter of 2014, totalizing 19 class periods. Questionnaires and exams were carried on to evaluate students learning. Our results suggests the use of experiments with automatic data acquisition in physics classes, together with an appropriate teaching methodology, contributed to the learning and student's motivation. Considering the low cost of the hardware and the use of open source software and open hardware the materials developed can be easily adopted giving to the teachers minimal conditions for the development of projects and educational practices in physics teaching.

Um dos principais desafios que um professor de Física enfrenta ao tentar atualizar suas aulas e trazer novas abordagens para o contexto escolar diz respeito a infraestrutura necessária para implementá-las. O presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de materiais instrucionais de baixo custo para a realização de experimentos de Física relacionados ao conteúdo de Cinemática usando a placa Arduino-UNO como interface para aquisição de dados. Para isto foi desenvolvido um material didático, amparado na Teoria de Aprendizagem Significativa de David Ausubel, composto por: I) equipamento constituído por sensores ópticos infravermelhos e ultrassônico; II) três modelos de shield para a placa Arduino-UNO; III) softwares desenvolvidos em Python para visualização em tempo real dos gráficos de posição, velocidade e aceleração em função do tempo; IV) vídeos tutoriais mostrando a montagem de todo o equipamento utilizado para aquisição de dados; V) guias pedagógicos para orientar o professor na aplicação das aulas; VI) guias de atividades elaborados com a metodologia “Predizer, Interagir e Explicar” (P.I.E.). O material instrucional foi elaborado dentro de um conceito de Recursos Educacionais Abertos (REA). Atribuímos licenças permissivas a todo o material desenvolvido neste trabalho a fim de que professores, pesquisadores, estudantes e demais membros da sociedade possam usar, estudar, modificar e compartilhar livremente todo o seu conteúdo. A proposta foi implementada em três turmas do primeiro ano do Ensino Médio na Escola Técnica Frederico Guilherme Schmidt na cidade de São Leopoldo (RS), durante o terceiro trimestre de 2014, totalizando dezenove períodos. Durante a aplicação do projeto foram realizadas duas provas como instrumento de avaliação da aprendizagem, além dos questionários que fazem parte do guia de atividades dos alunos, entregues no final de cada tarefa. Os resultados indicam que o uso de experimentos com aquisição automática de dados nas aulas de Física, em conjunto com uma metodologia adequada de ensino, contribuíram para o aprendizado e motivação dos alunos. Acreditamos que, por se tratar de um material didático de baixo custo, elaborado com uso de softwares livres e hardware aberto, é altamente disseminável e tornar-se-á muito útil para o desenvolvimento de projetos e práticas educacionais no Ensino de Física. / One of the main challenges faced by physics teachers to bring innovative teaching approaches to class is related to the lack of infrastructure to implement it. The objective of this work was to develop low cost instructional materials to conduct didactical experiments about Kinematics using the Arduino-UNO board as an interface for data acquisition. It was developed a teaching material, supported by the Theory of Meaningful Learning (David Ausubel), composed of: i) an equipment with infrared and ultrasonic sensors; II) three shields for the Arduino-UNO board; III) a software developed in Python for real time visualization of graphs position, velocity and acceleration versus time; IV) video tutorials showing the assembly of all equipment used for data acquisition; V) teaching guides to orient the lessons; VI) activity guides designed with the methodology "Predict, Interact and Explain" (P.I.E.). The instructional material was prepared within a concept of Open Educational Resources (OER). We attribute permissive licenses to all material developed so teachers, researchers, students and other members of society can use, study, modify and freely share all the content. The proposal was implemented in three high school classes at the Frederico Guilherme Schmidt Technical School in São Leopoldo (Brazil) during the third quarter of 2014, totalizing 19 class periods. Questionnaires and exams were carried on to evaluate students learning. Our results suggests the use of experiments with automatic data acquisition in physics classes, together with an appropriate teaching methodology, contributed to the learning and student's motivation. Considering the low cost of the hardware and the use of open source software and open hardware the materials developed can be easily adopted giving to the teachers minimal conditions for the development of projects and educational practices in physics teaching.

Esta dissertação apresenta uma atividade direcionada aos alunos do terceiro ano do Curso Técnico de Informática. A ideia foi utilizar microcontroladores, Arduino, como ferramenta mediadora no Ensino de Física. Para desenvolver esse procedimento foi considerado o desejo de trabalhar de forma motivadora, visando uma aprendizagem significativa guiada por descobertas, enfatizando o que o aluno conhece e não suas carências. O projeto apresenta uma estratégia de ensino embasada em teorias de formação social da mente e zona de desenvolvimento proximal abordados por Lev Vygotsky e de teoria de projetos propostos por Hernández. / This dissertation utilizes an activity for students of the third year of Technical Computer Course activity. The idea was to use microcontrollers, Arduino with mediating tool in Physics Teaching. To develop this procedure was deemed a desire to work in a motivating way, targeting a significant learning motivated by findings with emphasizing what the student knows and not their shortcomings. The project presents a teaching strategy grounded in theories of social formation of mind, zone of proximal development Lev Vygotsky addressed by theory and projects proposed by Hernández.

Arbetet gick ut på att utvärdera befintliga spårningsmetoder, utforma en procedur för spårning, ge förslag på lämplig utrustning och om tid fanns, testa konceptet. Arbetet skulle också dokumenteras så att krav, design och beslut kan förstås av någon som inte varit delaktig i arbetet. För att minska vibrationerna i UAV behöver rotorbladen spåras, det vill säga, rotorbladen ska befinna sig på samma höjd vid samma position i rotationen. Om spårningen inte är korrekt kan detta leda till oönskade vibrationer som kan vara farliga för UAV:er. I dagsläget används en metod som är väldigt tidskrävande. Metoden har heller inte speciellt god precision i mätningarna. För att komma fram med en ny spårningsmetod jämfördes olika metoder som används idag. Vilka krav som fanns på metoden, även kostnad och tid togs med vid utformandet. Spårningsmetoden som tagits fram innefattar en avståndsmätare som använder sig av ljus. Mätning sker på respektive rotorblad, därefter skickas data för behandling till en mikrokontroller. Resultatet blev ett nytt spårningskoncept med stor potential. Med mer utvecklingsarbete och testning skulle det kunna bli en egen produkt som kan till exepel säljas tillsammans med UAV eller helt separat. Examensarbetet har utförts hos företaget CybAero AB.

Nowadays, more and more people drink coffee not only from Starbucks or other shops, but also brew coffee from coffee maker which with proper sizes which they can be put in the resting room of companies or homes. The products of coffee maker polarize in the market. Some of them have powerful functions and nice tastes with high prices. The others are simple, cheap but losing enjoyment of drinking coffee and people need to keep an eye on status of coffee maker. Most of people prefer the cheaper type. But more functions will take more convenience. Actually users can have them both. In this thesis, I design some functions based on the cheap type of coffee maker which will make drinking coffee more convenient and enjoyable. I use Arduino Uno as my control system, cooperating with sensors and special circuits. My system monitor working time of coffee maker, temperature of coffee and water level of both coffee pot and tank in the coffee maker. Then users can receive these values from their cell phone and doing remote control. Meanwhile considering about prices, I choose the most suitable sensors for measurement. I also do some jobs for saving energy and safe. The system locks or turns off the switch automatically for them. At last, all the sensors, wires and control chip are put in good positions in the maker.

In this report an illustration of a Home Irrigation System Using Internet Control by Arduino is proposed. This automated system for irrigation identifies the moisture content present in soil and automatically toggles the switching off pump when the power is supplied. An appropriate usage of irrigation system is necessary and it is essential to maintain suitable water content and avoid shortage of water due to lack of rain and spontaneous use of water, to avoid wastage of water. Due to this reason, this home irrigation system can be used to monitor soil moisture. Which is very useful in all climatic conditions. This project aims at reducing excessive and uncontrolled water usage as well as maintaining moisture content of the soil to get healthy irrigation. Home Irrigation System can be used for saving time using monitoring device thus minimizing human effort. Overall, the project achieved its primary goal to avoid the wastage of water while maintaining the moisture content of the soil with less delay in the processing time.

Automatic slider for time lapse photography and the creation of a functional sample is described in this diploma work. The individual components and the control program itself are analyzed.

This diploma thesis describes the piezoelectric phenomenon and its use for positioning with nanometric precision in laboratory use. In the thesis is description of direct and indirect piezoelectric phenomenon, various types of piezoelectric actuators and ways of their control with the aim of eliminating their hysteresis. The goal is to design a controller for piezo actuator built in the three-axis nanometric manipulator Thorlabs MAX341/M.

Generating C code from MATLAB can be a powerful tool for a wide range of engineering problems. Especially in cases where MATLAB excels, including matrix operations and some of the built-in functions, code conversion may represent a significant assistance in their development. The aim of this master's thesis is to explore the possibilities of generating C code using MATLAB Coder App. As the documentation for MATLAB Coder was not found sufficient a theoretical basis for the use of this tool was introduced along with simple examples of possible applications. Next, code generation for controlling a laboratory DC motor using a microcontroller dsPIC was made automatic and controlled directly from a single MATLAB script. Individual steps were described to supplement existing documentation and to allow for an easy use. Finally, selected functions were tested for code generation. As a result, certain limitations can be outlined, as well as suitability of both the created tool and the MATLAB Coder App.