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
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09:00 – 10:30
Apresentação da Plataforma VISIR Open Lab
Administração de um curso em Laboratório
10:30 – 11:00
Intervalo
11:00 – 13:00
Disponibilizando componentes à usuários remotos
Evitando danos aos equipamentos experimentais
Sessão prática
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Esboço da Apresentação sobre a
Plataforma VISIR Open Lab
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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
Mesa do
instrutor
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•Aberto somente por 4 horas durante as sessões
supervisionadas
•8 bancadas de trabalho idênticas
•2 estudantes compartilham uma bancada
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Bancada de trabalho em um
laboratório de eletrônica convencional
Fonte de
tensão
Osciloscópio
Matriz de
contatos (proto
board)
desmontável
Gerador de
função
Multímetro
Digital
Conjunto de
componentes
para o
estudante
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O passado do Projeto VISIR
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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?
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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
Servidor Web
PC Cliente
Demonstrações
Amp op
Internet
PC Cliente
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Resistência
A bancada de trabalho emula o laboratório
por meio de compartilhamento de tempo
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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
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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
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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
–

Universidades e outras instituições
–
–
–
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podem usar o laboratório individulamente ou em
grupos, por exemplo para se prepararem para as
sessões experimentais quando desejado
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
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Benefícios cont.
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As sessões convencionais de laboratório
podem ser mais eficientes porque
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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
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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
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Acesso livre aos equipamentos
experimentais para os estudantes sem um
aumento significativo dos custos por
estudante para a universidade
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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
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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
Driver compatível com
padrões IVI
XML, TCP/IP, port 2324
Servidor de
equipamentos
Computador do
cliente
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
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Capacidades base da Classe
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Capacidades extendidas da Classe
–
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comum entre a maioria dos instrumentos
disponíveis na 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
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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
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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
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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
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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 função
NI PXI-5402 gera uma
onda quadrada de 1 MHz.
O osciloscópio
NI PXI-5112 mostra
Os dados
Teste de largura de banda em uma matriz com 8
26 placas
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Como participar do grupo VISIR e
contribuir com o projeto
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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
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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
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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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